محمدرضا کریمی
منطقه حاشیه ای و سرد منظومه شمسی به عنوان کمربند کوییپر شناخته می شود. هر روز اشیای جدیدتری در کمربند کوییپر کشف می شود و همچنان که داده های بیشتری درباره آنها جمع آوری می شود بحث های بیشتری هم میان دانشمندان درباره شان شکل می گیرد.
یکی از دانشمندانی که اخیراً تئوری چالش برانگیزی را درباره اشیای بزرگ کمربند کوییپر مطرح کرده میشل براون از مؤسسه فناوری کالیفرنیا در پاسادنا است. وی به جای نظریه به هم پیوستن تدریجی پیش سازهای کوچک (مواد متشکله جسم جدید) که در زمینه نحوه تشکیل اشیای بزرگ کمربند کوییپر مطرح است، تئوری دیگری را ارایه کرده است. براون می گوید که بزرگ ترین اشیای کمربند کوییپر به دنبال بروز یک سری از برخوردها بین اشیایی که تقریباً هم اندازه بوده اند تشکیل شده اند. فرایندی که براون آن را رشد هرمی توصیف می کند.
براون کشفیات اخیر در زمینه اشیای بزرگ کمربند کوییپر را به عنوان شاهد تئوریش مطرح می کند. این اشیا که قطرشان به بیش از دو هزار کیلومتر می رسد، از نظر میزان تراکم بسیار با هم متفاوتند. به این ترتیب که برخی با داشتن تراکم هایی به میزان 3.0 گرم در سانتی متر مکعب به نظر می رسد که تقریباً به طور کامل از سنگ تشکیل شده باشند. بقیه اشیا تراکم های بسیار پایینی دارند. به طوری که به نظر می رسد تقریباً به طورکامل از یخ آب تشکیل شده باشند و فضاهای خالی هم جابه جا در آنها وجود داشته باشد. پلوتون که تا همین اواخر یکی از سیارات منظومه شمسی در نظر گرفته می شد، شناخته شده ترین شیء کمربند کوییپر است. پلوتون با تراکمی حدود 2.0 گرم در سانتی متر مکعب بین این دو قرار گرفته.
براون می گوید که اگر همه این اجرام از به هم پیوستن انبوهی از پیش سازه های کوچک تشکیل شده باشند، همگی باید تراکم هایی داشته باشند که ترکیب متوسط سحابی ای که در آن تشکیل شده اند را نمایندگی کنند. براساس نظریه «تشکیل اجرام از انبوه پیش سازهای کوچک»، برای این که جسمی بزرگ به دست آید، لازم است اشیایی از یک نوار بسیار بزرگ از بخش خارجی تر منظومه شمسی به هم بپیوندند. در این صورت شما انتظار دارید که اجرام تشکیل شده بعضی از یکنواخت ترین و همسان ترین ترکیبات را در منظومه شمسی داشته باشند. درحالی که شما در کمربند کوییپر با بیشترین تنوع مواجهید.
به عقیده براون وجود تنوع چشمگیر در اشیای کمربند کوییپر دال بر این است که بزرگ ترین اشیای این منطقه نه از به هم پیوستن تدریجی پیش سازها، بلکه در نتیجه بروز شمار اندکی تصادف میان اشیایی که در آغاز قطرشان تقریباً 500 کیلومتر بوده به وجود آمده اند. در هر تصادف، بیشتر جرم دو شیئی که با هم تصادف کرده اند به هم گیر می کنند و شیء بزرگ جدیدی را تشکیل می دهند. بقیه مواد حاصل از تصادف هم به فضا می روند. مقدار ماده ای که به فضا می رود برحسب اندازه و نیروی هر برخورد متفاوت است.
به عنوان مثال عمده موادی که به فضا ریخته می شوند از یخ هستند. این به آن معنی است که احتمالاً بعضی از اشیای بزرگ کمربند کوییپر در نتیجه شمار کوچکی از برخوردهای واقعاً بزرگ میان اجرام ساخته شده از یخ رقیق ساخته شده اند. درحالی که بقیه ممکن است از برخوردهای کوچک تر و کمتر قدرتمندی ساخته شده باشند که اجازه می دهد یخ بیشتری در شیء باقی بماند.
بحثی که براون مطرح کرده با مطالعه ای که الکس پارکر فارغ التحصیل رشته ستاره شناسی انجام داده تأیید می شود.
پارکر اشیای دوتایی را در بخش سرد و کلاسیک کمربند کوییپر، یعنی منطقه ای در گوشه منظومه شمسی، واقع در شش تا هفت میلیارد کیلومتری از خورشید بررسی کرده است. تئوری های مرسوم ارایه توضیح درباره این که این اشیا چگونه در این منطقه و در فاصله به این دوری تشکیل شده اند را سخت می بینند. چراکه روند پیوستن پیش سازها در این منطقه خیلی آهسته تر از آن بوده که در طول دوره زندگی منظومه شمسی تمام شده باشد. بنابراین براساس مدلی به نام مدل نایس Nice، دانشمندان حدس می زنند که این اشیا نزدیک تر به خورشید تشکیل شده اند. یعنی جایی که رشد سریع تر اشیا امکان پذیر بوده است. سپس این اشیا به خارج و به مدارهای سیارات خارجی تر پرت شده اند.
اما به گفته پارکر یک مشکل با این تئوری وجود دارد و آن این که حدود 30 درصد اشیای کمربند کوییپر دوتایی هستند. مشهورترین این اشیا پلوتون و شارون هستند. اما خیلی های دیگر هم وجود دارند. این اجرام دوتایی به قدری از هم دور هستند و سست به هم متصل مانده اند که هر واکنشی با نپتون آنها را در مسیرهای متفاوت به پرواز درمی آورده است.
منبع: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=kuiper-belt-collisions