چگونه لرزش خورشید مسیر بارش‌های شهابی را پیش‌بینی می‌کند؟

1

دنباله‌دارها از اعماق منظومه شمسی به سمت درون آن حرکت می‌کنند، جریان‌هایی از غبار برجای می‌گذارند و گاه باعث طوفان‌های کوتاه‌مدت شهابی روی زمین می‌شوند. سال‌ها، اخترشناسان دلیل جابجایی این جریان‌های شهاب‌واره‌ای را نیروهای گرانشی سیارات می‌دانستند؛ نیروهایی که باعث می‌شوند مسیر این جریان‌ها گاه با زمین تلاقی پیدا کند و گاه نه.

اما مطالعه‌ای جدید به رهبری دانشمندان مؤسسه SETI، «استوارت پیلورز» و «پیتر جنینسکنز»، نشان می‌دهد که معمار اصلی این پدیده چیزی بسیار ظریف‌تر است: حرکت خود خورشید به دور مرکز جرم مشترک منظومه شمسی، یعنی همان نقطه‌ای که جرم کل خورشید و سیارات در آن متمرکز شده است.

منظومه شمسی واقعاً به دور چه چیزی می‌چرخد؟

مفهوم مرکز جرم منظومه شمسی

پیلورز توضیح می‌دهد:
«بر خلاف تصور عمومی، همه چیز در منظومه شمسی به دور خورشید نمی‌چرخد. بلکه خورشید و سیارات، همگی به دور مرکز جرم مشترک خود – که در علم به آن barycenter گفته می‌شود – در حال چرخش‌اند.»

این رقص نامتقارن، هر بار که یک دنباله‌دار با دوره طولانی به سمت درون منظومه شمسی می‌آید، به همراه ذرات غبار آن یک نیروی گرانشی بسیار جزئی وارد می‌کند. در طول قرن‌ها، این نیروهای کوچک باعث می‌شوند نواری باریک از شهاب‌واره‌ها به یک ورقه گسترده و پراکنده تبدیل شود.

موقعیت و سرعت خورشید؛ عاملی پنهان اما حیاتی

چرا مدل‌های معمول کافی نیستند؟

بیشتر مدل‌های مداری، خورشید را دقیقاً در مرکز منظومه شمسی فرض می‌کنند. این ساده‌سازی به خاطر جرم عظیم خورشید (بیش از ۹۹٪ جرم منظومه) انجام می‌شود. اما این مدل‌ها، مکانیزم واقعی و حیاتی پراکندگی جریان‌های دنباله‌دارهای دوره‌بلند را نادیده می‌گیرند.

پیلورز می‌گوید:
«دنباله‌دارهای دوره‌بلند بیشتر عمر خود را در فاصله‌ای دور از منظومه سپری می‌کنند، جایی که تحت تأثیر گرانش مرکز جرم منظومه قرار دارند. اما هر چند صد سال یک‌بار به درون مدار مشتری می‌آیند و تحت تأثیر مستقیم خورشید قرار می‌گیرند.»

در این عبور کوتاه از ناحیه داخلی منظومه، گرمای خورشید باعث فوران گاز از سطح دنباله‌دار و خروج ذرات غبار می‌شود. این ذرات در ابتدا مسیر دنباله‌دار را دنبال می‌کنند و نواری بسیار باریک تشکیل می‌دهند که زمین به‌ندرت آن را قطع می‌کند.

چگونه حرکت خورشید روی شهاب‌واره‌ها تأثیر می‌گذارد؟

هر بار که ذره‌ای از این غبار به خورشید نزدیک می‌شود، یک «ضربه گرانشی» دریافت می‌کند. این تغییر به دلیل حرکت جزئی خورشید در موقعیت و سرعت آن نسبت به barycenter از زمان عبور قبلی رخ می‌دهد.

پیلورز توضیح می‌دهد:
«این دقیقاً شبیه همان روشی است که ما برای شتاب‌گیری یا کاهش سرعت فضاپیماها از ملاقات با سیارات استفاده می‌کنیم. مثل توپ تنیسی که به جلوی یا پشت قطار در حال حرکت برخورد کند – تغییر سرعت توپ، نتیجه حرکت خود قطار است.»

ارتباط بین بارش‌های شهابی و لرزش خورشید

جنینسکنز برای اولین بار در سال ۱۹۹۵ به اهمیت این حرکت خورشید پی برد، زمانی که متوجه شد برخی بارش‌های شهابی بسیار کوتاه‌مدت – گاهی کمتر از یک ساعت – با چرخه‌ای ۶۰ ساله تکرار می‌شوند.

این چرخه دقیقاً با ترکیب تأثیر گرانشی مدار ۱۲ ساله مشتری و مدار ۳۰ ساله زحل مطابقت داشت؛ دو سیاره‌ای که در کنار هم موجب نوسان اصلی خورشید به دور مرکز جرم منظومه می‌شوند.

او می‌گوید:
«برای ثبت یکی از این بارش‌ها به اسپانیا سفر کردیم و آنچه را دیدیم، در گذشته به عنوان “ستارگانی که نیمه‌شب فرو می‌ریزند” توصیف شده بود. این بارش فقط ۴۰ دقیقه طول کشید، اما در اوج خود، در هر دقیقه یک شهاب درخشان ظاهر می‌شد.»

تغییرات جزئی اما تأثیرگذار در مسیر شهاب‌واره‌ها

وقتی شهاب‌واره‌ای به درون مدار مشتری وارد می‌شود، به جای مرکز جرم منظومه، به دور خورشید می‌چرخد. اما پس از خروج از مدار مشتری، دوباره تحت تأثیر مرکز جرم قرار می‌گیرد.

پیلورز می‌گوید:
«ما دریافتیم که این تغییرات – زمانی که خورشید کنترل را به دست می‌گیرد و سپس دوباره آن را به barycenter واگذار می‌کند – زاویه تمایل و گره مدار را اندکی تغییر می‌دهد.»

ذراتی که در نقاط مختلف جریان قرار دارند، خورشید را در فازهای مختلفی از مدار barycentric ملاقات می‌کنند؛ بنابراین هرکدام دستخوش تغییرات مداری اندکی متفاوتی می‌شوند.

طی قرن‌ها، این نوار باریک پخش شده، مسیر زمین را قطع می‌کند یا از آن می‌گذرد – گاه باعث بارشی سریع از شهاب‌ها و گاه سکوتی کامل در آسمان شب.

بازنگری در فرضیه‌های قدیمی درباره جریان‌های دنباله‌دار

پیلورز بیان می‌کند:
«ما عادت کرده‌ایم بگوییم که مسیر دنباله‌دار به صورت تصادفی، به دلیل پیچیدگی نیروهای سیارات تغییر می‌کند. این حرف اشتباه نیست، اما وقتی در نظر بگیریم که خورشید هم به دور مرکز جرم منظومه در حال گردش است، توضیح بسیار ساده‌تر می‌شود.»

نیروهای سیارات هنوز اهمیت دارند – مخصوصاً مشتری و زحل که با گرانش خود باعث تغییر تدریجی مسیر مدار شهاب‌واره‌ها می‌شوند. اما این مطالعه نشان می‌دهد که محرک اصلی پراکندگی‌های کوتاه‌مدت و غیرقابل پیش‌بینی، نوسانات خود خورشید است.

پیش‌بینی شهاب‌ها و یافتن دنباله‌دارهای گمشده

درک میزان و سرعت پراکندگی جریان‌های شهاب‌واره‌ای، به اخترشناسان کمک می‌کند رد غبار را تا دنباله‌دار مادر دنبال کنند – حتی اگر خود دنباله‌دار محو شده یا ناپدید شده باشد.

این چارچوب جدید، مدلسازان را قادر می‌سازد دقیق‌تر پیش‌بینی کنند که چه زمانی زمین با یک جریان چگال از ذرات برخورد خواهد کرد؛ اطلاعاتی ارزشمند برای علاقمندان به آسمان شب و همچنین اپراتورهای ماهواره‌ای که نگران برخورد ذرات پرسرعت هستند.

اکنون با درک اینکه ستاره ما نیز همراه دیگر اعضای منظومه شمسی در مداری موزون حرکت می‌کند، می‌توانیم نظم پنهان در دل این پدیده‌های ظاهراً تصادفی را ببینیم.

لرزش ملایم خورشید، ریتم بارش‌های شهابی را تعیین می‌کند – بارش‌هایی که گاه آسمان شب را به طوفانی از ستاره‌های در حال سقوط تبدیل می‌کنند.

این مطالعه در مجله Icarus منتشر شده است.