شکار سیارک‌های «گرگ و میش»

یک گروه رازآلود از سیارک‌ها در قلب منظومه شمسی می‌چرخند، در نور خورشید پنهان می‌شوند و گهگاهی با فاصله‌ای اندک از کنار یک سیاره سنگی عبور می‌کنند. احتمالا معروف‌ترین این ساکنان عجیب سنگ کیهانی «آیلوچکسنیم» (ꞌAylóꞌchaxnim) باشد که دو سال قبل کشف شد و در زبان بومی مردم پائوما در کالیفرنیا به معنی «دختر ونوس» است.

آیکوچکسنیم، به عنوان تنها سیارک شناخته شده که کاملا در مدار زهره اقامت دارد، نماینده گروهی تقریبا نامرئی از سنگ‌های فضایی است؛ گروهی که می‌تواند تهدیدی برای حیات و تمدنی باشد که می‌شناسیم.

اخترشناسان تخمین می‌زنند که اکثر سیارک‌های خطرناک احتمالی را که عموما خارج از مدار زمین هستند، پیدا کرده‌اند. اما شناسایی سیارک‌های درونی دشوار است چون از نقطه‌نظر زمین، این سیارک‌ها پشت غلافی از نور خورشید پنهان شده‌اند و نور اطراف آن‌ها به قدری است که تلسکوپ‌ها نمی‌توانند به درون آن نفوذ کنند. با این حال در سال‌های اخیر اخترشناسان شروع کرده‌اند با جستجوی امضاهای بسیار کم‌نور این سیارک‌ها پیش از طلوع یا پس از غروب خورشید، آن‌ها را از دل این نور شدید بیرون بکشند.

اکثر سیارک‌های نزدیک به زمین در این مدارهای بسته طول عمری محدود در منظومهٔ شمسی دارند. سرنوشت آن‌ها برخورد با سیاره‌ها، فرو رفتن به داخل خورشید یا پرتاب شدن به بیرون منظومه است. و برخی از اعضای این گروه کمتر مطالعه شده می‌توانند بسیار خطرناک باشند.

اسکات شپرد (Scott Sheppard)، اخترشناس انستیتوی علمی کارنگی که اخیرا مقاله‌ای دربارهٔ این سیارک‌ها در ژورنال Science نوشته است، می‌گوید «آن‌ها بسیاری از عمر خود را دور از محدودهٔ زمین می‌گذرانند، اما بسیاری از آن‌ها می‌توانند مدار زمین را قطع کنند —و این کار را می‌کنند — که این باعث می‌شود بسیار خطرناک بشوند.»

«اما آن‌ها از طرفی که روز است می‌آیند، در نتیجه هیچ وقت متوجه آمدن آن‌ها نمی‌شوید.»

سیارک‌های گرگ و میش

این سیارک‌های نادر طبق موقعیت‌شان نسبت به مدارهای سیاره‌ای طبقه‌بندی شده‌اند. آتیرا‌ها (Atiras) مداری درونی‌تر از مدار زمین دارند و واتیراها (Vatiras) در فاصله‌ای نزدیک‌تر از زهره دور خورشید می‌گردند. حتی یک طبقهٔ فرضی به نام وولکانوئیدها (Vulcanoids) می‌توانند کاملا درون مدار عطارد وجود داشته باشند.

اخترشناسان برای یافتن و مطالعهٔ این سیارک‌ها باید رویکردی نسبتا غیر معمول به کار ببرند: به جای نشانه‌روی تلسکوپ‌ها به تاریک‌ترین بخش‌های آسمان شب، کاری که برای رصد سیارک‌های بیرونی انجام می‌دهند، تیم‌های رصدی ابزارهای خود را در هوای گرگ و میش، زمانی که خورشید مقداری اندک از دید خارج است، به افق نشانه می‌روند. برای ۱۰ تا ۲۰ دقیقه تلسکوپ‌ها به آسمان گرگ و میش خیره می‌شوند و به دنبال نقاط روشن ریز و متحرک می‌گردند.

شپرد می‌گوید «این‌ها رصدهای بسیار سختی هستند چون اتفاقات زیادی در جریان است. شما می‌توانید درست پس از غروب خورشید رصد کنید که آسمان همچنان بسیار روشن است … و تلسکوپ باید بسیار به افق نزدیم باشد، پس مقدار زیادی از اتمسفر زمین در برابر دید شما قرار دارد.»

این مقدار زیاد هوا تصاویر را مات می‌کند. این یعنی شناسایی بازتاب اندک نور خورشید از سطح یک سنگ فضایی دشوارتر می‌شود. علاوه بر این، آب و هوای بد به راحتی می‌تواند چنین پنجره‌های رصدی کوتاهی را ببندد.

با این حال اخترشناسان با استفاده از دو تلسکوپ سخت مشغول شکار هستند. تیم شپرد با استفاده از دوربین انرژی تاریک در سرو تولولو (Cerro Tololo) در شیلی به جستجو مشغول است. تیمی دیگر از ابزار زودگذر زوییکی (Zwicky Transient Facility - ZTF) متعلق به انستیتوی تکنولوژی کالیفرنیا در رصدخانهٔ پالومار نزدیک به سن دیگو در کالیفرنیا استفاده می‌کند.

تلسکوپ ۴ متری شیلی از ZTF بزرگتر است و می‌تواند اجرامی کم‌نورتر را شناسایی کند، اما میدان دید محدودتری دارد. برعکی، تلسکوپ ۱۲۲ سانتیمتری ZDF کوچکتر است، اما هر شب کل آسمان قابل دیدن شب را رصد می‌کند و به دنبال اجرامی می‌گردد که روشنایی نوسانی دارند.

جورج هلو (George Helou)، عضوی از تیم ZTF، می‌گوید «این [تلسکوپ] یک موتور کشف عالی است. تعداد هشدارهای داده شده در هر شب رصد ده‌ها هزار تا یکصد هزار است. میدان دید ما به قدری بزرگ است که در طول ۲۰ دقیقه گرگ و میش می‌توانیم در صورت مساعد بودن آب و هوا و اتمسفر بخش زیادی از آسمان را پوشش دهیم.»

هلو می‌گوید تا به اینجا ZTF تعدادی انگشت‌شمار از سیارک‌های آتیرا را درون مدار زمین شناسایی کرده است. این تلسکوپ همچنین چند سیارک در مسیرهایی متقاطع با مسیر زمین پیدا کرده است — تقریبا یکی در هر هفته. برخی از آن‌ها از ماه به ما نزدیک تر می‌شوند، اما هیچکدام بزرگتر یا نزدیک‌تر از آن نیستند که خطری جدی به حساب بیایند.

هلو می‌گوید اکثر این سیارک‌ها اندازه‌ای متوسط دارند — بین سنگ‌های فضایی تقریبا ۲۰ متری که در سال ۲۰۱۳ پس از انفجار بر فراز چلیابینسک روسیه شیشه‌ها را شکستند و به ساختمان‌ها آسیب زدند؛ تا سنگ بزرگتری که در سال ۱۹۰۸ پس از انفجار بر فراز تونگوسکا در روسیه ۲٬۱۵۰ کیلومتر مربع جنگل را با خاک یکسان کرد.

هلو دربارهٔ اجرامی که ZTF پیدا کرده می‌گوید «این خبر خوبی است. تونگوسکا مایهٔ نگرانی است، اما اکثر یافته‌های ما از آن کوچکتر هستند.»

تا به اینجا ستارهٔ جستجوهای گرگ و میشی ZTF آیلوچکسنیم بوده است؛ اولین سیارک واتیرای شناخته شده.

سنگ‌های فضایی رکورددار

آیلوچکسنیم، که در سال ۲۰۲۰ کشف شد، تنها اندکی از ۱٫۶ کیلومتر کوچکتر است — به قدری بزرگ که اگر به سیاره‌ای برخورد کند، مشتی دردناک خواهد بود. که اخترشناسان می‌گویند احتمالا این اتفاق می‌افتد.

سارا گرین‌استریت (Sarah Greenstreet)، اخترشناس دانشگاه واشینگتن که به عنوان بخشی از پژوهش خود روی منشاء و سرنوشت این سیارک‌های درونی آیندهٔ آیلوچکسنیم را مدلسازی کرده، می‌گوید «به احتمال بسیار زیاد این سیارک در آینده به زهره برخورد خواهد کرد.»

طبق مدل‌های گرین‌استریت و دیگران، محتمل‌ترین سناریو برای آیلوچکسنیم این است که در چند میلیون سال آینده در مدار زهره گیر بیفتد. این جرم سنگی در حرکت سریع خود به دور خورشید توسط گرانش عطارد و نور خورشید از مدار خود منحرف می‌شود و به آرامی به سمت بیرون و به یک برخورد با خواهر جهنمی زمین، زهره، نزدیک می‌شود.

سرنوشت سنگ کوچکی به نام 2020PH27 نیز میتواند برخورد به زهره باشد. سنگ 2020PH27 حدودا ۸۰۰ متری یکی از سه سیارکی است که شپرد و همکارانش کشف کرده‌اند. این سیارک از هر سیارک شناخته‌شده‌ای به خورشید نزدیک‌تر است و دور مدار عطارد حلقه زده. اما مدار 2020PH27 چنان بیضوی است که فاصلهٔ آن تا خورشید از زهره نیز بیشتر می‌شود، در نتیجه به عنوان یک عضو از طبقهٔ آتریا طبقه‌بندی شده است.

سیارک 2020PH27 نیز مانند آیلوچکسنیم به علت اندرکنش گرانشی با سیاره‌های درونی منظومهٔ شمسی و جذب و بازتاب نور خورشید حین چرخش منحرف می‌شود. مدل‌های شپرد ملاقات نزدیک این سیارک با زهره را در حدود هزار سال آینده پیش‌بینی می‌کنند — گرچه او نمی‌تواند بگوید مدار سیارک تحت این عبور نزدیک چگونه تغییر می‌کند.

گرین‌استریت می‌گوید «در واقع سیارک‌ها در این بخش از منظومهٔ شمسی زندگی بسیار پرآشوبی دارند. آن‌ها اغلب به اطراف کشیده یا پخش می‌شوند.»

این پیچیدگی یکی از دلایلی است که اخترشناسان باور دارند مطالعهٔ این اجرام کوچک مهم است. اما اول از همه باید بفهمیم چگونه از نزدیکی خورشید سر در آورده‌اند.

نخ کردن سوزن

بسیاری از دانشمندان عقیده دارند این اجرام پنهان در نور از کمربند سیارکی آمده‌اند؛ حلقه‌ای متشکل از تکه‌های سنگ بین مریخ و مشتری. هرچند برای یک سنگ ساده نیست که از این کمربند رها شود و به نزدیکی خورشید برسد.

گرین‌استریت می‌گوید «باید اندرکنش‌های تصادفی بسیار زیادی را طی کنید تا به این قسمت از منظومهٔ شمسی برسید — این کار بسیار دشوار است. مسیر پیش رو بسیار طولانیست.»

اندرکنش‌های گرانشی با مشتری می‌تواند این اجرام را به داخل یا خارج منظومهٔ شمسی هل بدهد. آن‌هایی که به داخل رانده می‌شوند با مریخ اندرکنش خواهند داشت که می‌تواند سیارک‌ها را در یک مسیر مارپیچی به سمت خورشید منحرف کند؛ گرچه این خروجی بسیار نادر در نظر گرفته می‌شود.

شپرد می‌گوید «محتمل‌ترین اندرکنش گرانشی با مریخ این است که به بیرون پرتاب شوید، سپس احتمالا با مشتری اندرکنش خواهید داشت و از آنجا یا به بیرون از منظومهٔ شمسی پرتاب می‌شوید یا به یکی از سیاره‌ها برخورد می‌کنید. پس پرتاب شدن به بیرون یک خروجی محتمل است و زمانی که با مشتری اندرکنش داشته باشید، بازی تمام است — به سختی به بیرون پرت می‌شوید.»

اما در صورتی که این سیارک‌های گرگ و میش از یک گروه نامرئی در وولکانوئید نیامده باشند، همهٔ آن‌ها مانند یک نخ از یک سوزن گرانشی نامحتمل رد شده‌اند. فهم این که چه تعداد از این اجرام از چنین سفری جان سالم به در می‌برند برای کمی‌سازی ریسک آن‌ها برای زمین حیاتی است.

در حال حاضر دانشمندان ناراحتند که تنها کمتر از دو دوجین سیارک گرگ و میش حداقل یک کیلومتری — به اندازه‌ای که یک قارهٔ کامل را نابود کنند — در مدارهای متقاطع با زمین وجود دارد. 2020PH27 یکی از آن‌هاست و شپرد می‌گوید ما تقریبا نیم دوجین دیگر از آن‌ها را می‌شناسیم.

تعدادی جرم هم‌اندازه و کوچکتر احتمالا در مدارهای درونی‌تر از مدار زهره وجود دارند، گرچه آیلوچکسنیم تنها سیارکی است که کشف شده. و احتمالا تعداد زیادی سنگ‌های فضایی بسیار کوچکتر نیز وجود دارند که یافتن آن‌ها دشوارتر است، اما خطری در مقیاس سیاره‌ای ندارند.

گرین‌استریت می‌گوید دور از انتظار نبوده که دانشمندان ابتدا آیلوچکسنیم را کشف کرده‌اند، چون بسیار بزرگ است. «اما چون زمانی که رصدهای تلسکوپی آن قسمت از آسمان آغاز شدند این سیارک نسبتا سریع پیدا شد، می‌توان حدس زد که در واقع تعداد این سیارات بیشتر از چیزی است که انتظار می‌رود.»

دانشمندان به رصد آسمان با ZTF و تلسکوپ شیلی ادامه می‌دهند؛ در جستجوی چشمک‌های ضعیفی که حضور یک سیارک را لو می‌دهند. شپرد و تیم او از یک تلسکوپ دیگر نیز استفاده می‌کنند تا ویژگی های این اجرام و مواد تشکیل دهندهٔ آن ها را دریابند. و گرین‌استریت و همکارانش امید دارند که رصدخانهٔ ورا رابین (Vera Rubin Observatory)، که در شیلی در حال ساخت است، چیزهای بیشتری آشکار کند.

ناسا نیز برنامه دارد یک تلسکوپ فضایی بسازد که اجرام نزدیک به زمین را پیدا می‌کند — نقشه‌بردار NEO. این ابزار، که احتمالا اواخر دههد ۲۰۲۰ میلادی به فضا ارسال شود، می‌تواند به فضای نزدیک به خورشید خیره شده و سیارک‌های بیشتری را کشف کند و بیشتر از تلسکوپ‌های زمینی مراقب آسمان باشد — و مطمئن شود چیزی از زیر چشمش فرار و ما را شگفت‌زده نمی‌کند.