انتهای منظومۀ خورشیدی ما کجاست؟ آیا این منظومه دارای مرز است یا خیر؟ و آن سوی این مرز چه میگذرد؟ سئوالاتی که همواره برای پژوهشگران و علاقمندان به علم اخترشناسی مطرح بوده است. ولی اکنون با رسیدن دو فضاناو امریکایی “ویجر۱” و “ویجر ۲” به دورترین نقاط منظومۀ خورشیدی، دانشمندان می توانند به بسیاری از این سئوالات پاسخ دهند.
آقای دکتر محمد حیدری ملایری، شما “اخترفیزیکدان” رصدخانهی پاریس هستید. آیا منظومۀ خورشیدی ما دارای مرزی است یا خیر؟ و اگر مرزی دارد، این مرز کجاست و چه ویژگیهایی دارد؟
این پرسش برای اخترفیزیک از اهمیت بسیار برخوردار است. چون برای شناختن ویژگیهای فیزیکی فضای بین ستارگان لازم است. میدانیم ستارگان در این فضای اندراختری به وجود می آیند. منظومهی خورشیدی تشکیل شده است از یک ستاره که خورشید است و تقریباً ۹۹ درصد جرم کل را در خود متمرکز کرده، به اضافهی هشت سیاره ی عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون.
البته پلوتون هم هست که تا سال ۲۰۰۶ آن را نهمین و دورترین سیاره ی منظومهی خورشیدی میدانستند. ولی امروزه به دلیلهایی از رده ی سیاره های عادی کنار گذاشته شده است. فاصله ی پلوتون از خورشید، در حدود ۴۰ برابر فاصله ی زمین از خورشید است. پلوتون هر ۲۴۸ سال، یک بار به گرد خورشید می گردد.
توضیح کوتاهی در باره ی واحدی که برای اندازه گیری فاصله ها به کار میرود: مسافت های نزدیک به خورشید را بر حسب واحدی بیان میکنند که “یکای اخترشناختی” نام دارد. “یکای اخترشناختی” عبارت است از فاصله ی زمین تا خورشید که به طور میانگین ۱۵۰ میلیون کیلومتر است. پس فاصلۀ پلوتون ۴۰ یکای اخترشناختی از خورشید است.
از پلوتون که دورتر بشویم، منطقه ای هست که تشکیل شده از میلیونها جسم ریز و درشت، از اندازه ی تخته سنگها گرفته تا بزرگترین شان که از پلوتون هم بزرگتر است. باز هم که از خورشید دورتر بشویم، باید ۲۷۰هزار یکای اخترشناختی را پشت سر بگذاریم تا به ستاره ی همسایه ی خورشید برسیم.
برگردیم به سئوال مرز منظومه ی خورشیدی؛ این مرز نمی تواند مرز نور خورشید باشد، چون نوری که از خورشید گسیل میشود، کم کم جذب مواد سرراه میشود، بی آنکه مرز مشخصی را تعیین کند. نیروی گرانشی خورشید هم همینطور. رفته رفته ضعیفتر میشود، ولی تا بیکران ادامه دارد. پس نیروی گرانشی هم مرزی را به وجود نمی آورد.
اما منظومه ی خورشیدی دارای مرز است. این مرز زاییده ی باد خورشیدی است. باد خورشیدی عبارت است از اینکه خورشید از طریق جو بالایی اش، دائماً مقداری از جرم خود را به صورت ذره های باردار از دست میدهد. این باد خورشیدی بر اثر میدان مغناطیسی خورشید و انفجارهایی که در سطح و تاج آن روی میدهند، تأمین میشود.
ذره های باردار با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه پرتاب می شوند و مانند گازی که دارای دمای بسیار است، به خارج از منظومۀ خورشیدی رانده می شوند. از طرف دیگر، محیط بین ستارگان بسیار سرد است. دمای آن در حدود منهای ۲۰۰ درجه ی سانتیگراد است. به همین سبب باد خورشیدی حباب عظیمی به وجود میآورد، به گرد خورشید. البته نه مثل حباب صابون. بلکه مانند بخاری که در هوای سرد از دهان خارج می شود.
باد خورشیدی گرم با گازهای سرد فضای اندراختری برخورد می کند و آن گازها را متراکم می کند. از برخورد این دو، مرزی به وجود می آید که مرز منظومه ی خورشیدی ماست و آن را “هورمرز” می گوییم. فاصله ی هورمرز از خورشید، در حدود ۱۰۰یکای اخترشناختی است. البته بخش مهمی از دانسته های ما در باره ی این ناحیه ی منظومه ی خورشیدی، نگریک یا تئوریک است.
آیا تاکنون سازمانهای فضایی بین المللی تلاش و فعالیتی برای مشاهده و بررسی این مرز انجام داده اند یا خیر؟
بله؛ ولی داستان جالبی دارد. سازمان فضایی امریکا “ناسا”، در سال ۱۹۷۷ دو فضاناو به فضا پرتاب کرد، به نام های ویجر۱ (Voyager) و ویجر ۲، برای مطالعه ی سیارههای بزرگ منظومه ی خورشیدی، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون.
این دو فضاناو که هرکدام به اندازه ی یک خوردرو کوچک ۷۰۰ کیلوگرمی بودند و چند دستگاه اندازه گیری داشتند، تا سال ۱۹۸۹، یعنی به مدت ۱۲ سال، آگاهی های بسیار ارزشمندی از این سیاره ها و ماههای آنها به زمین فرستادند. دستآوردهای این فضاناوها تصور ما را نسبت به این سیاره ها و بسیاری از جنبههای منظومهی خورشیدی تغییر داد.
آخرین مأموریت آنها در بارهی نپتون و ماه های این سیاره بود که در سال ۱۹۸۹ انجام شد. در آن موقع، یکی از فضاناوها ۴۰ یکای اخترشناختی و دیگری ۳۱ یکای اخترشناختی از زمین فاصله داشت.
ناسا از پیش تصمیم گرفته بود که بعد از به انجام رسیدن نپاهش سیارههای بزرگ منظومه ی خورشیدی، این دو فضاناو را به بیرون از منظومه ی خورشیدی بفرستد. بنابراین از ۱۹۸۹ مأموریت این دو عوض شد و آنها در دو جهت مختلف، به بیرون از منظومه ی خورشیدی روانه شدند، با سرعت ۶۰هزار کیلومتر در ساعت.
آخرین تصویری که یکی از آنها از کره ی زمین، در سال ۱۹۹۰ گرفت، زمین را مانند نقطه ی پیش پا افتاده ای در زمینه ی تاریکی نشان می داد، چون فاصله بسیار دور بود و زمین و پیرامون آن، از خود نوری ندارند.
یکی از فضاناوها در سال ۲۰۰۴ و دیگری در سال ۲۰۰۷ به جایی رسیدند که به آن شوک پایانی میگویند. در این ناحیه، سرعت باد خورشیدی به دلیل هایی، یکباره افت میکند. در آن موقع، فاصله ی فضاناو اول از زمین، ۹۴یکای اخترشناختی و دومی ۸۴یکای اخترشناختی بود.
تازه ترین خبرهای علمی از این فضاناوها در ماه ژوئن امسال (۲۰۱۱) در مقاله ای پژوهشی به چاپ رسید. در این مقاله، پژوهشگران با استفاده از داده های این فضاناوها، این مسئله را مطالعه کردند که آیا نظریه ها یا نگره هایی که بعضی ویژگی های فیزیکی باد خورشید را در ناحیه ی مرزی پیشبینی میکنند درست اند یا نه. چیزی که جالب است، این است که ظاهرن هورمرز، آنطور که پیشبینی می شده، باریک نیست. بلکه پهنای اش از آنچه تصور می شده، بیشتر است.
نتیجه ی جالب دیگر، کشف حباب های مغناطیسی به قطر میلیونها کیلومتر در منطقه های مرزی منظومه ی خورشیدی است. اینها را هم نظریه ها پیشبینی نمی کردند و پیآمدهای این کشف بسیار مهم اند.
پس از اینکه این دو فضاناو ویجر ۱ و ۲ از مرز منظومه ی خورشیدی گذشتند، چه اهدافی را دنبال خواهند کرد؟
این دو فضاناو همینطور سفرشان را در فضای اندراختری ادامه خواهند داد و اندازه گیری های خود را به زمین خواهند فرستاد. فاصله ی ویجر۱ از زمین، امروز ۱۱۷ یکای اخترشناختی است. یعنی پیامی که از خود گسیل میکند، و این پیام با سرعت نور حرکت میکند، بعد از ۱۶ ساعت به زمین می رسد. در مقایسه، نور فاصله ی خورشید تا زمین را که ۱۵۰ میلیون کیلومتر است، در کمی بیشتر از هشت دقیقه طی میکند.
باید دانست که این دو فضاناو، نه تنها دورترین جسم هایی هستند که انسان ساخته، بلکه دو جسمی اند که انسان بیشترین فاصله را بین آنها به وجود آورده است.
انرژی لازم برای کار دستگاهها و گسیل پیام از راکتور هستهای کوچکی است که با پلوتنیوم کار میکند و می شود انتظار داشت که تا حدود سال ۲۰۳۰، پیامهای این فضاناوها به ما برسند. بعد از آن، رابطه با زمین قطع خواهد شد، چون پیامها انرژی کافی را برای درنوردیدن فضا نخواهند داشت.
ولی پس از قطع ارتباط هم، هردو به مسیر خود ادامه خواهند داد. ویجر۱ نزدیک به۴۰هزار سال دیگر، به نزدیکی ستارهای به نام AC+79 خواهد رسید. ویجر۲ در حدود ۲۹۶هزار سال دیگر، از نزدیکی ستارهی “تیشتر” درخشانترین ستاره ی آسمان کره ی زمین خواهد گذشت.
آیا احتمال دارد که این دو فضاناو در سفر طولانی خودشان در کهکشان، در منظومههای دیگری، با موجودات هوشمند برخورد کنند و این فضاناوها به دست آنها بیافتند؟
این احتمال صفر نیست و به همین علت، ناسا کوشیده که اگر روزی این فضاناوها به دست آن تمدنهای فرضی بیافتند، آگاهی هایی در باره ی زمین و انسان به آنها بدهد. هریکی از این فضاناوها دارای صفحه یا دیسکی است که اطلاعات فراوانی در باره ی کره ی زمین، تمدن انسان و از این قبیل چیزها در آن ضبط شده است.
این صفحه دربرگیرنده ی ۱۱۶ تصویر از انواع و اقسام چیزهای زمین، چهره ها و پیکرههای گوناگون انسانها و جانواران جورواجور است. همچنین صداهای بسیاری را ضبط کرده اند، مانند صدای باد، پرندگان، دریا، زبانهای گوناگون، “سلام” به ۵۵ زبان و همچنین پیامهای رییس جمهور وقت امریکا، جیمی کارتر و دبیرکل سازمان ملل در آن زمان، کورت والد هایم.
علاوه بر اینها، فیلم کوتاهی، حرکت جسمهای گوناگون را در کره ی زمین نشان میدهد. روش خواندن این صفحه ها، برای دیدن فیلم و تصویرها و شنیدن صداها هم به زبان نشانه ها، روی پلاکی هک شده است. این صفحه، همچنین اطلاعاتی دارد در باره ی جای کره ی زمین در کهکشان.
دانشمندان ناسا این اطلاعات را با استفاده از ارزش پایاه ای فیزیکی بیان کرده اند. به ویژه جابه جایی کوآنتومی الکترون اتم هیدروژن که فراوانترین عنصر گیتی است. فرض بر این بوده که هر تمدن پیشرفته ای در کهکشان باید آن پایاهای فیزیکی را بشناسد و با تفکر پیدا کند که زمین ما در کجای کهکشان قرار گرفته است.
نوشتۀ آرش ادیب زاده
نشر شده با اندکی تغییر.