تیتان دارد بسیار سریع‌تر از آنچه می‌پنداشتیم از کیوان دور می‌شود

درست همانگونه که ماه خودمان دارد هر سال به اندازه‌ی اندکی از زمین دورتر می‌شود، ماه‌های دیگری هم هستند که دارند همین کار را با سیاره‌های میزبانشان می کنند. یک ماه با گردش به گرد یک سیاره، کشش گرانشی بر آن وارد می‌کند و باعث می‌شود به هنگام گذشتن از روی هر بخشی از سیاره، یک کوژی (برآمدگی) گذرا در آن بخشِ سیاره پدید بیاورد.

تیتان، ماه غول‌پیکر کیوان که از سیاره‌ی تیر هم بزرگ‌تر است در این تصویر در مدار کیوان دیده می‌شود. زیر تیتان سایه‌ای که از حلقه‌های کیوان بر آن افتاده را می‌بینیم. این تصویر رنگ طبیعی از پیوند شش عکس درست شده که فضاپیمای کاسینی ناسا در ۶ می ۲۰۱۲ گرفته بود

با گذشت زمان، انرژی‌ای که در این فرآیندِ برآمده شدن و پایین رفتن پدید می‌آید از سیاره به ماه منتقل می‌شود و آن را دورتر و دورتر می‌راند. ماه ما هر سال ۳.۸ سانتیمتر (۱.۵ اینچ) از زمین دورتر می‌شود.

دانشمندان می‌پنداشتند نرخ دور شدن ماه غول‌پیکرِ تیتان از سیاره‌ی کیوان را می‌دانند، ولی به تازگی با یک یافته‌ی شگفت‌انگیز روبرو شده‌اند: آنها با بهره از داده‌های فضاپیمای کاسینی ناسا پی بردند که تیتان دارد صد برابر سریع‌تر از آنچه تاکنون می‌پنداشتند از کیوان دور می‌شود- حدود ۱۱ سانتیمتر (۴ اینچ) در سال.

این کشف شاید بتواند به دانشمندان در یک پرسش درازمدت کمک کند. دانشمندان می‌دانند که کیوان ۴.۶ میلیارد سال پیش در روزهای آغازین سامانه‌ی خورشیدی ساخته شد، ولی درباره‌ی زمان شکل‌گیری حلقه‌ها و سامانه‌ی بیش از ۸۰ تاییِ ماه‌هایش قطعیت کمتری وجود دارد. تیتان اکنون ۱.۲ میلیون کیلومتر از کیوان فاصله دارد. نرخ تازه‌ی دورشدنش نشان می‌دهد که این ماه در آغاز بسیار به کیوان نردیک‌تر بوده، که به این معنی خواهد بود که کل سامانه سریع‌تر از آنچه باور می‌شد گسترده شده بوده.

والری لینه، دانشمند آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش می‌گوید: «این دستاورد تکه‌ی تازه و مهمی از یک جورچین را برای پرسش بسیار بحث‌برانگیزی درباره‌ی سن سامانه‌ی کیوان چگونگی پیدایش ماه‌هایش به ما می‌دهد.»

شناخت کوچ ماه‌ها

پی بردن به نرخ دور شدن تیتان تایید نیرومندی هم بر یک نظریه‌ی تازه است که چگونگی تاثیر سیاره‌ها بر مدار ماه‌هایشان را توضیح می‌دهد و پیش‌بینی می‌کند.

در ۵۰ سال گذشته، دانشمندان فرمول‌هایی یکسان را برای برآورد سرعت (نرخ) دور شدن یک ماه از سیاره‌اش به کار می‌بردند، این نرخ می‌توانست برای اندازه‌گیری سن یک ماه هم به کار رود. این فرمول‌ها و نظریه‌های کلاسیکی که پایه‌ی آنهاست برای همه‌ی ماه‌های کوچک و بزرگ در سرتاسر سامانه‌ی خورشیدی به کار می‌رفت. آن نظریه‌ها می‌گویند در سامانه‌ای مانند سامانه‌ی کیوان با ده‌ها ماه، ماه‌های بیرونی مانند تیتان چون از گرانش سیاره‌ی میزبان دورترند کندتر از ماه‌های درونی که به سیاره نزدیک‌ترند به بیرون می‌کوچند.

چهار سال پیش، اخترفیزیکدان نظری جیم فولر که اکنون در کلتک است پژوهشی منتشر کرد که آن نظریه‌ها را دگرگون می‌کرد. نظریه‌ی فولر پیش‌بینی می‌کرد که ماه‌های بیرونی می‌توانند با همان نرخ ماه‌های درونی بکوچند زیرا آنها در گونه‌ی متفاوتی از الگوی مداری قفل می‌شوند که به لنگش (وول خوردن) ویژه‌ی سیاره مربوط است و آنها را رو به بیرون پرت می‌کند.

فولر که یکی از نویسندگان این پژوهش هم هست می‌گوید: «اندازه‌گیری تازه اشاره به این دارد که این گونه برهم‌کنش‌های ماه-سیاره می‌تواند برجسته‌تر از چشمداشت‌های پیشین باشد، و نیز این که این برهم‌کنش‌ها را می‌توان برای بسیاری از سامانه‌ها به کار برد، از جمله سامانه‌های ماه‌های سیاره‌ایِ دیگر، فراسیاره‌ها (سیاره‌های فراخورشیدی)، و حتی سامانه‌های ستاره‌ای دوتایی که در آنها ستارگان به گرد یکدیگر می‌چرخند.»

این پژوهشگران برای دستیابی به نتایجشان از ستارگان زمینه در تصویرهای فضاپیمای کاسینی نقشه برداشتند و جایگاه تیتان را ردیابی کردند. آنها برای تایید یافته‌های خود، آنها را با یک دادگانِ (مجموعه داده‌ی) جداگانه مقایسه کردند: داده‌های علمی رادیویی که کاسینی گرد آورده بود. این فضاپیما در ده گذر نزدیکش [از کنار تیتان-م] میان سال‌های ۲۰۰۶ و ۲۰۱۶، امواجی رادیویی به زمین می‌فرستاد. دانشمندان چگونگی تغییر بسامد این سیگنال‌ها در اثر برهم‌کنش‌شان با محیط را بررسی کردند تا برآوردی از شیوه‌ی دگرگونی مدار تیتان به دست آورند.

یکی دیگر از نویسندگان پژوهش، پائولو تورتورا از دانشگاه بولونیای ایتالیا می‌گوید: «ما با بهره‌گیری از دو دادگان کاملا متفاوت به نتایجی رسیدیم که کاملا با هم موافقند، و نیز با نظریه‌‌ی جیم فولر که کوچ بسیار سریع‌تری را برای تیتان پیش‌بینی می‌کند هم سازگار و هماهنگ است.»

پژوهشنامه‌ی این دانشمندان در شماره‌ی ۸ ژوئن نشریه‌ی نیچر آسترونومی منتشر شده است.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

Moon - Earth - moon - planet - Titan - Saturn - NASA - Cassini spacecraft - solar system - Valery Lainey - Jet Propulsion Laboratory - California - Paris Observatory - PSL University - Jim Fuller - Caltech - exoplanet - binary star system - radio wave - Paolo Tortora - Italy - University of Bologna - Cassini Radio Science - Italian Space Agency - Nature Astronomy

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان