یک سامانه ستاره‌ای نزدیک که از دو خورشید تشکیل شده، شاید بتواند میزبان سیاره‌ای هم‌اندازه زمین باشد؛ سیاره‌ای که در محدوده‌ای قرار بگیرد که امکان وجود آب مایع در آن فراهم باشد. این نتیجه بر پایه مقاله‌ای تازه درباره پویایی این سامانه به دست آمده است. این پژوهش که در نشریه The Astrophysical Journal منتشر
یک سامانه ستاره‌ای نزدیک که از دو خورشید تشکیل شده، شاید بتواند میزبان سیاره‌ای هم‌اندازه زمین باشد؛ سیاره‌ای که در محدوده‌ای قرار بگیرد که امکان وجود آب مایع در آن فراهم باشد. این نتیجه بر پایه مقاله‌ای تازه درباره پویایی این سامانه به دست آمده است.
این پژوهش که در نشریه The Astrophysical Journal منتشر شده، سامانه دوتایی ۷۰ مارافسای را بررسی می‌کند. این سامانه تریلیون‌ها مایل از زمین فاصله دارد، اما در مقیاس کیهانی نسبتاً نزدیک محسوب می‌شود و حدود ۵ پارسک با ما فاصله دارد. برای مقایسه، نزدیک‌ترین ستاره به خورشید ما، پروکسیما قنطورس، در فاصله ۱.۳ پارسک قرار گرفته است.
دو ستاره ۷۰ مارافسای اندکی از خورشید کوچک‌تر و سردتر هستند و جرم آنها به‌ترتیب حدود ۸۸ و ۷۳ درصد جرم خورشید برآورد شده. اخترشناسان چندین دهه این سامانه را زیر نظر داشته‌اند، اما تاکنون هیچ سیاره تأییدشده‌ای در مدار هیچ‌یک از این دو ستاره شناسایی نشده است.
پژوهشگران با استفاده از رصدهای انجام‌شده در دانشگاه میشیگان، حرکت دقیق‌تر دو ستاره به دور یکدیگر را مشخص کردند و سپس با مدل‌سازی رایانه‌ای بررسی کردند که آیا سیاره‌ای هم‌اندازه زمین می‌تواند در ناحیه قابل سکونت اطراف ستاره بزرگ‌تر، مداری پایدار داشته باشد یا خیر. ناحیه قابل سکونت یا HZ محدوده‌ای پیرامون یک ستاره است که دمای آن می‌تواند به اندازه‌ای مناسب باشد که آب مایع روی سطح یک سیاره باقی بماند.
چرا ۷۰ مارافسای برای جست‌وجوی سیاره اهمیت دارد؟
اسکای‌لار دی‌آنجیولیو، دانشجوی دکتری علوم زمین و سیاره‌ای در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، مدل‌سازی دینامیکی این پژوهش را انجام داد. او با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای بررسی کرد که اجرام فضایی در طول زمان چگونه حرکت می‌کنند و بر یکدیگر اثر می‌گذارند. دی‌آنجیولیو و استاد راهنمایش، استفن کین، اخترفیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، درباره معنای این نتایج برای جست‌وجوی جهان‌های مناسب برای شکل‌گیری حیات توضیح داده‌اند.
اسکای‌لار دی‌آنجیولیو گفت:
این یک سامانه دوتایی است، بنابراین دو ستاره دارد. ما چندین دهه داده رصدی درباره این سامانه در اختیار داریم و اندازه‌گیری‌هایی نیز انجام شده که اطلاعاتی درباره حرکت ستاره‌ها به ما می‌دهند. با استفاده از این داده‌ها توانستیم ساختار سامانه را با دقت بیشتری مشخص کنیم و مدلی بسازیم که نشان دهد حضور یک سیاره در چنین محیطی چه پیامدهایی خواهد داشت.
ما مرزهای ناحیه قابل سکونت اطراف ستاره اصلی را محاسبه کردیم. سپس بررسی کردم که آیا یک سیاره با جرم مشابه زمین می‌تواند در فاصله‌های مختلف داخل این محدوده، مداری پایدار داشته باشد یا نه.
نتیجه نشان داد که مدارهای پایدار در ناحیه قابل سکونت ستاره اصلی امکان‌پذیر هستند. شاید تصور کنید ستاره دوم این مدارها را مختل می‌کند، اما الزاماً چنین اتفاقی رخ نمی‌دهد.
استفن کین گفت:
این سامانه همچنین یکی از نزدیک‌ترین سامانه‌های ستاره‌ای به ماست. این سامانه از دوران باستان شناخته شده، اما چیزی که تا همین اواخر با دقت کافی نمی‌دانستیم، نحوه گردش دقیق دو ستاره به دور یکدیگر بود. اکنون تصویر بسیار بهتری از حرکات آنها داریم و می‌توانیم یک مدل رایانه‌ای بسازیم تا ببینیم در سناریوهای مختلف چه رخ می‌دهد.
پژوهشگران از شبیه‌سازی‌هایی استفاده می‌کنند که برهم‌کنش‌های گرانشی میان چندین جرم را مدل‌سازی می‌کنند؛ از اجرامی به بزرگی ستاره‌ها گرفته تا اجرامی در ابعاد سیاره‌ها.
در این روش، ابتدا ساختار کنونی سامانه، یعنی دو ستاره، در نظر گرفته می‌شود و سپس یک سیاره آزمایشی وارد مدل می‌شود. پژوهشگران سیاره‌ای با جرم مشابه زمین را در فاصله‌های گوناگون از ستاره اصلی قرار دادند و مسیر آن را در طول زمان دنبال کردند.
آنها بررسی کردند که آیا سیاره در مدار پایدار باقی می‌ماند، به درون ستاره سقوط می‌کند یا در نهایت از سامانه به بیرون پرتاب می‌شود.
چرا مدارهای پایدار در سامانه‌های دوتایی اهمیت دارند؟
مدار زمین نسبتاً دایره‌ای به نظر می‌رسد. در مقابل، مدار یک سیاره ناپایدار می‌تواند به‌تدریج کشیده‌تر شود تا جایی که سیاره عملاً از سامانه به بیرون پرتاب شود. پژوهشگران با تکرار شبیه‌سازی در مکان‌های مختلف، می‌توانند محدوده‌هایی را مشخص کنند که یک سیاره هم‌اندازه زمین در آنها امکان حفظ مدار پایدار دارد. استفن کین گفت:
منظومه شمسی ما که تنها یک ستاره دارد، در واقع تا حدی غیرمعمول است. بسیاری از ستاره‌ها همراهان ستاره‌ای دارند. بنابراین هنگام جست‌وجوی سیارات در اطراف ستاره‌های دیگر، باید اثرات گرانشی یک ستاره اضافی را نیز در نظر بگیریم.
شاید تصور کنید ستاره دوم مانند یک گوی ویرانگر وارد سامانه شود و امکان بقای یک سیاره هم‌اندازه زمین در ناحیه قابل سکونت را از بین ببرد. اما این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که الزاماً چنین وضعیتی رخ نمی‌دهد.
وقتی مردم به پیدا کردن زمینی دیگر فکر می‌کنند، اغلب جهانی شبیه منظومه شمسی خودمان را تصور می‌کنند. اما اگر در چند دهه گذشته از کشف سیارات فراخورشیدی چیزی آموخته باشیم، این است که سامانه‌های سیاره‌ای دیگر می‌توانند کاملاً متفاوت از منظومه ما باشند. داشتن خورشید دوم شاید عجیب و ناشناخته به نظر برسد، اما باید جهان‌هایی را هم در نظر بگیریم که می‌توانند قابل سکونت باشند، حتی اگر شباهتی به محیط اطراف زمین نداشته باشند.
گام بعدی چیست؟
اهمیت این نوع پژوهش در این است که پیش از تلاش برای رصد مستقیم یک سیاره، مراحل مختلفی را می‌توان پشت سر گذاشت. نخست می‌توان بررسی کرد که آیا یک سامانه اساساً ظرفیت میزبانی از سیاره‌ای بالقوه قابل سکونت را دارد یا خیر.
چنین ارزیابی دینامیکی می‌تواند برای رصدخانه جهان‌های قابل سکونت یا Habitable Worlds Observatory مفید باشد؛ مأموریتی از ناسا که برای دهه ۲۰۴۰ برنامه‌ریزی شده و هدف آن کمک به جست‌وجوی جهان‌های بالقوه قابل سکونت است. سامانه‌های دوتایی بسیار دیگری نیز وجود دارند که با آغاز بررسی اهداف احتمالی توسط دانشمندان، می‌توانند از چنین تحلیل‌هایی بهره ببرند.
درباره همین سامانه نیز هنوز کارهای بیشتری باقی مانده است. تاکنون هیچ سیاره تأییدشده‌ای در آن پیدا نشده، اما اکنون می‌دانیم یک سیاره هم‌اندازه زمین می‌تواند بالقوه در ناحیه قابل سکونت، مداری پایدار داشته باشد.
چه کسی می‌داند؟ شاید حتی پیش از آغاز فعالیت رصدخانه جهان‌های قابل سکونت، یک سیاره هم‌اندازه زمین را در ناحیه قابل سکونتی پیدا کنیم که اسکای‌لار پیش‌بینی کرده احتمال دارد در آنجا وجود داشته باشد.