کشف یک دنباله‌دار غول‌پیکر با قطری حدود 100 تا 200 کیلومتر

اخیرا حضور دنباله‌دار غول‌پیکری که در خارج از محدوده منظومه شمسی پرسه می‌زند، به کمک داده‌هایی که به مدت شش سال و با هدف مطالعه ساختار انرژی تاریک جمع‌آوری شده بود، به اثبات رسیده است. تخمین زده می‌شود این دنباله‌دار، که آن را Bernardinelli-Bernstein نامیده‌اند، جرمی در حدود هزار برابر جرم معمول دیگر دنباله‌دارها دارد. در همین راستا می‌توان این جرم آسمانی را، بزرگترین دنباله‌دار کشف شده در زمان‌های اخیر دانست.

این جرم آسمانی، دنباله طویلی را با خود به همراه دارد و سفر خود را میلیون‌ها سال پیش از اعماق ابر اورت شروع کرده است. با این حساب، Bernardinelli-Bernstein دورترین دنباله‌دار کشف شده‌ای است که در مسیر حرکت خود، به ما نزدیک می‌شود. بهترین موقعیت بررسی و مشاهده این دنباله‌دار، مدت زمان چند ساله‌ای است که به دور خورشید می‌چرخد. با این‌حال پیش‌بینی می‌شود که بتوان آن را با چشم غیرمسلح مشاهده کرد.

این دنباله‌دار در طی مطالعات دو اخترشناس بر روی مجموعه‌ای از داده‌های مرتبط با انرژی تاریک (DES)  کشف شده است. همانطور که گفته شد، تخمین زده می‌شود طول آن در حدود ۱۰۰ الی ۲۰۰ کیلومتر و یا به عبارت دیگر قطر آن، در حدود ده برابر قطر دنباله‌دارهای معمولی باشد. جنس آن از گاز و یخ بوده و حدس زده می‌شود که در زمان‌های اولیه شکل‌گیری منظومه‌شمسی، به همراه تعدادی سیارات، از محدوده این منظومه به بیرون پرتاب شده است. جرم بسیار زیاد این دنباله‌دار، آن را به یک جرم خاص در عالم تبدیل می‌کند و بدین ترتیب دانشمندان کنجکاو شده تا در مورد برخی ویژگی‌های اساسی آن، همانند میزان انعکاسی که از نور خورشید دارد، مطالعه بیشتری انجام دهند.

Pedro Bernardinelli و Gray Bernstein محققان دانشگاه پنسیلوانیا، کاشفین این دنباله‌دار هستند که آن را به نام خود نامگذاری کرده‌اند. این دو اخترفیزیکدان، داده‌های جمع‌آوری شده با دوربین ۵۷۰ مگاپیکسلی انرژی تاریک (DECam) را مطالعه می‌کردند که از حضور این جرم در فضای خارجی منظومه شمسی آگاه شدند. این دوربین قدرتمند، بر روی تلسکوپی ۴ متری در رصدخانه بین‌المللی Cerro Tololo در شیلی نصب شده است. آنالیز این داده‌ها زیر نظر دپارتمان انرژی (DOE) و سازمان علوم طبیعی (NSF) صورت گرفته است.

از سویی دیگر مرکز علمی DECam نیز سازمان زیرمجموعه جامعه علمی و مرکز داده‌پردازی NOIRLab است. برنامه‌های تحقیقاتی CITO و CSDC از دیگر برنامه‌های مطالعاتی این مجموعه هستند. DECam یکی از قدرتمندترین دوربین‌هاست که در سال‌های ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۹، با هدف بررسی داده‌های مرتبط با انرژی تاریک طراحی و ساخته شد و سپس در بخش DOE آزمایشگاه Fermilab مورد آزمایش قرار گرفته است. امروزه این دوربین در بررسی بازه گسترده‌ای از علوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دوربین DES با تصویر کردن سیصد میلیون کهکشان که در ناحیه‌ای با گستردگی پنج هزار درجه مربع پخش شده‌اند، کار می‌کند. در طول مدت پنج سال که این فرآیند انجام می‌شد، دنباله‌دارها و اجسام فرانپتونی بسیاری رصد شده‌اند که از درون این ناحیه عبور کرده‌اند. اجسام فرانپتونی و یا همان TNO اجسامی از جنس یخ هستند که درون منظومه شمسی و در نواحی اندکی دورتر از سیاره نپتون قرار دارند.

Bernardinelli و Bernstein از حدود ۱۵ تا ۲۰ میلیون ساعت CPU برای بررسی و مطالعه الگوریتم‌های بیشتر از ۸۰۰ جسم فرانپتونی استفاده کرده‌اند.
این ۸۰۰ جسم، اجسام منتخبی بودند از حدود ۱۶ میلیون منبع جرمی، که همگی آن‌ها در نتیجه هشتصد هزار بررسی صورت گرفته بر روی ناحیه مذکور، توسط DES در FermiLab مشاهده شده‌اند. تعداد ۳۲ عدد از این اکتشافات مرتبط با جرم خاصی است که C/2014 UN271 نامیده می‌شود.

دنباله‌دارها اجسامی یخی هستند که با رسیدن به اطراف خورشید، تبخیر می‌شوند و بدین ترتیب دنباله آن‌ها، بلند و بلندتر می‌شود. تصاویر گرفته شده در DES دنباله قابل مشاهده‌ای برای این جرم آسمانی را در سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۸ نشان نمی‌دهد، اما در زمان اعلام این خبر توسط مرکز Minor Planet، عکس‌های جدید گرفته شده در رصدخانه Las Cumbres نشان می‌دهد که در طول سه سال گذشته دنباله‌ای شکل گرفته تا بتوان آن را به صورت رسمی، یک دنباله‌دار دانست.

سفر این دنباله‌دار به درون منظومه شمسی، از فاصله‌ای در حدود چهل هزار واحد نجومی (au) از خورشید، شروع شده است. چهل هزار واحد نجومی معادل چهل هزار برابر فاصله زمین تا خورشید و یا به عبارتی ۶ تریلیون کیلومتر است.
برای قیاس و درک بهتر، می‌توان اشاره داشت که پلوتو به صورت میانگین ۳۹ au با خورشید فاصله دارد. این ارقام نشان می‌دهند که دنباله‌دار Bernardinelli-Bernstein از درون ابر اورت نشات گرفته و و در زمان‌های اولیه شکل‌گیری منظومه‌ شمسی، از آن خارج شده است. این جرم آسمانیمی‌تواند بزرگترین جرمی باشد که تاکنون از ابر اورت به بیرون آمده است. از سویی دیگر دنباله‌دار عظیم‌الجثه، اولین دنباله‌داری است که مسیری رو به ناحیه درونی منظومه شمسی دارد و می‌توان آن را رصد کرد.

دنباله‌دار Bernardinelli-Bernstein اکنون بسیار به خورشید نزدیک است. هنگامی که در سال ۲۰۱۴ این جرم توسط DES رصد شد، در فاصله حدود ۲۹ au (معادل با ۴ میلیارد کیلومتر و یا ۲/۵ میلیارد مایل، در حدود فاصله نپتون) از خورشید بود. و حالا در ماه جون ۲۰۲۱، به فاصله ۲۰‌au (معادل ۳ میلیارد کیلومتری و یا ۱.۸ میلیارد مایلی، فاصله اورانوس) از خورشید رسیده است. در این فاصله، قدر درخشندگی این جرم آسمانی ۲۰ است. اکنون مدار چرخشی این دنباله‌دار عمود بر صفحه منظومه شمسی است و در سال ۲۰۳۱ به نزدیکترین فاصله خود با خورشید می‌رسد.

در آن زمان، فاصله این جسم تا خورشید در حدود ۱۱ au خواهد بود. ۱۱ au تقریبا معادل فاصله زحل تا خورشید است. پیش‌بینی می‌شود که فاصله دنباله‌دار تا خورشید، کمترین از این مقدار نخواهد بود. با اینکه این جرم آسمانی، جرم بسیار زیادی دارد، با این‌حال رصدخانه‌های فضایی برای مشاهده آن نیاز به تلسکوپ‌های پیشرفته دارند و حتی در روشن‌ترین حالت نیز، نمی‌توان به راحتی آن را رصد کرد.

Gary Bernstein در مصاحبه‌‌ای اظهار داشته: ما یکی از بزرگترین دنباله‌دار های موجود در عالم را کشف کرده‌ایم و‌ از این بابت بسیار خرسندیم. شاید نتوان آن را بزرگترین دنباله‌دار نامید، اما دست‌کم می‌توان آن را بزرگترین دنباله‌داری دانست که تاکنون مورد مطالعه قرار گرفته است. چنین دنباله‌داری در ۳ میلیون سال گذشته، در منظومه شمسی مشاهده نشده است.

این دنباله‌دار با شور و هیجانی متفاوت توسط گروه‌های مختلف اخترشناسان، تحت نظر گرفته خواهد شد. در میان این گروه‌ها می‌توان به NOIRLab اشاره کرد که در تلاش برای فهم مبدا و ذات این جسم سنگین به جا مانده از دوران اولیه شکل‌گیری سیارات، است. اخترشناسان گمان می‌کنند که شاید دنباله‌دارهای دیگری با همین ابعاد و سایز در عالم وجود داشته باشند که هنوز از درون ابر اورت بیرون نیامده و در فواصلی بسیار دورتر از پولتو و کمربند کویپر قرار دارند.

حدس زده می‌شود که این دسته از دنباله‌دارها در هنگام پراکندگی سیارات مشتری، زحل، اورانوس و نپتون در لحظات اولیه شکل‌گیری منظومه‌ شمسی، به بیرون آن رانده شده‌اند. به گفته Tod Lauer اخترشناس NOIRLab، نیاز به مطالعات گسترده‌تری در زمینه اجرام ناشناخته بزرگی است که از ابر اورت سرچشمه می‌گیرند. این اجرام با جنسی از یخ و گاز، لحظاتی پس از شکل‌گیری منظومه‌ شمسی بوجود آمده و از درون آن به بیرون پرت شده‌اند.

این دسته نتایج‌ها نشان می‌دهند که رصد فواصل دور در عالم توسط تلسکوپ‌هایی مثل Blanco از چه ارزش بالایی برخوردارند. به عقیده Chris Davis, مدیر برنامه در NOIRLab, پیدا کردن چنین دنباله‌داری در عالم می‌تواند فهم ما از لحظات اولیه بوجود آمدن منظومه شمسی را بسیار افزایش دهد.هنوز مشخص نیست که میزان درخشندگی و فعالیت این جرم آسمانی در نقطه حضیض چطور خواهد بود. با این‌حال، Bernardinelli بیان کرد: رصدخانه Vera C. Rubin با یک برنامه پیش‌رو در NOIRLab قصد دارد این دنباله‌دار را تا سال ۲۰۳۱ به صورت منظم تحت نظر بگیرد و در صورت امکان، اجرام مشابه دیگری را با همین ویژگی در کرانه آسمان پیدا کند. این اجرام شناخت ما از ابر اورت را افزایش می‌دهند و جزئیات بیشتری در اختیار ما قرار می‌گیرد.