يعتقد علماء الفلك أنهم يعرفون سبب محور أورانوس Kooky Off-Kilter: ScienceAlert

أورانوس يسير على إيقاع طبله الصغير الغريب.

على الرغم من أنه يشترك في العديد من أوجه التشابه مع عملاق الجليد الآخر في نظامنا الشمسي ، نبتون ، إلا أنه يحتوي على مجموعة من المراوغات الخاصة به.

ومن المستحيل تفويت أحد هذه الأشياء: محور دورانها منحرف لدرجة أنها قد تكون مستلقية أيضًا. هذا ميل ضخم بمقدار 98 درجة من المستوى المداري.

وفوق كل ذلك ، فإنه يدور في اتجاه عقارب الساعة – الاتجاه المعاكس لمعظم الكواكب الأخرى في النظام الشمسي.

توصلت دراسة جديدة إلى تفسير معقول لهذا السلوك الغريب: قمر يهاجر بعيدًا عن الكوكب ، مما يؤدي إلى سحب أورانوس إلى جانبه. ولن يحتاج حتى إلى أن يكون قمرًا كبيرًا. شيء ما نصف كتلة قمرنا يمكن أن يفعل ذلك ، على الرغم من أن القمر الأكبر سيكون المنافس الأكثر احتمالا.

تم توضيح السبب في ورقة بحثية بقيادة عالمة الفلك ميلين سايلنفيست من المركز الوطني للبحث العلمي في فرنسا. تم قبول هذه الورقة ، التي لم تتم مراجعتها من قبل الأقران ، في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية وإتاحتها على مورد ما قبل الطباعة arXiv.

توصل العلماء إلى نماذج لشرح هذا السلوك الغريب ، مثل جسم ضخم اصطدم بأورانوس و صفعها جانبيا حرفيا، ولكن الأكثر تفضيلاً تفسير هو حزمة من كائنات أصغر.

ومع ذلك ، فإن هذه الفرضية تثير قضايا يصعب شرحها: وهي أوجه التشابه المزعجة مع نبتون.

يمتلك الكوكبان كتلًا متشابهة للغاية ، وأنصاف أقطار ، ومعدلات دوران ، وديناميكيات وتركيبات الغلاف الجوي ، ومجالات مغناطيسية غريبة. تشير أوجه التشابه هذه إلى أنه كان من الممكن أن يكون الكوكبان قد ولدا معًا ، ويصبح التوفيق بينهما أكثر صعوبة عندما ترمي تأثيرات قلب الكواكب في المزيج.

وقد أدى هذا بالعلماء إلى البحث عن تفسيرات أخرى ، مثل التذبذب الذي يمكن أن يقدمه نظام الحلقة العملاقة أو أ قمر عملاق في وقت مبكر من تاريخ النظام الشمسي (وإن كان ذلك بآلية مختلفة).

ولكن بعد ذلك ، قبل بضع سنوات ، وجد Saillenfest وزملاؤه شيئًا مثيرًا للاهتمام كوكب المشتري. بفضل أقماره ، يمكن أن يزيد ميل عملاق الغاز من نسبة 3 في المائة الحالية إلى حوالي 37 في المائة في بضعة مليارات من السنينبفضل الهجرة الخارجية لأقمارها.

ثم ألقوا نظرة على زحل ووجدوا أن ميله الحالي البالغ 26.7 درجة يمكن أن يكون نتيجة لـ الهجرة السريعة إلى الخارج من أكبر قمر لهاو تيتان. ووجدوا أن هذا يمكن أن يحدث تقريبًا دون أن يكون له أي تأثير على معدل دوران الكوكب.

من الواضح أن ذلك أثار تساؤلات حول أكثر الكواكب ميلًا في النظام الشمسي. لذلك أجرى الفريق عمليات محاكاة لنظام افتراضي لأورانيان لتحديد ما إذا كانت آلية مماثلة يمكن أن تفسر خصوصياته.

ليس من غير المألوف أن تهاجر الأقمار. يتحرك قمرنا حاليًا بعيدًا عن الأرض بمعدل 4 سنتيمترات (1.6 بوصة) سنويًا. تمارس الأجسام التي تدور حول مركز ثقل متبادل قوة مدية على بعضها البعض تؤدي تدريجياً إلى إبطاء دورانها. وهذا بدوره يخفف من قبضة الجاذبية بحيث تتسع المسافة بين الجسمين.

بالعودة إلى أورانوس ، أجرى الفريق عمليات محاكاة باستخدام مجموعة من المعلمات ، بما في ذلك كتلة القمر الافتراضي. ووجدوا أن قمرًا بكتلة لا تقل عن نصف كتلة قمر الأرض يمكن أن يميل أورانوس نحو 90 درجة إذا هاجر بأكثر من 10 أضعاف نصف قطر أورانوس بمعدل يزيد عن 6 سنتيمترات في السنة.

ومع ذلك ، فإن قمرًا أكبر حجمًا مشابهًا لحجم جانيميد كان أكثر احتمالًا ، في عمليات المحاكاة ، لإنتاج الميل والدوران الذي نراه في أورانوس اليوم. ومع ذلك ، فإن الكتلة الدنيا – حوالي نصف قمر الأرض – هي حوالي أربعة أضعاف الكتلة المشتركة لأقمار أورانوس الحالية المعروفة.

يفسر العمل هذا أيضًا. عند ميل حوالي 80 درجة ، القمر أصبح غير مستقر ، مما أدى إلى مرحلة فوضوية لمحور الدوران الذي انتهى عندما اصطدم القمر في النهاية بالكوكب ، مما أدى إلى “تحجر” الإمالة والدوران المحوريين لأورانوس.

“هذه الصورة الجديدة لإمالة أورانوس تبدو واعدة جدًا بالنسبة لنا ،” اكتب الباحثين.

“على حد علمنا ، هذه هي المرة الأولى التي تكون فيها آلية واحدة قادرة على إمالة أورانوس وتحجير محور دورانه في حالته النهائية دون التسبب في حدوث صدمة عملاقة أو ظواهر خارجية أخرى. ويبلغ الجزء الأكبر من عمليات التشغيل الناجحة ذروتها في موقع أورانوس ، التي تظهر كنتيجة طبيعية للديناميات ، “هم استمر.

“تبدو هذه الصورة أيضًا جذابة كظاهرة عامة: كوكب المشتري اليوم على وشك أن يبدأ مرحلة الميل ، وزحل قد يكون في منتصف الطريق ، وأورانوس قد أكمل المرحلة النهائية ، مع تدمير قمره الصناعي.”

ليس من الواضح ما إذا كان أورانوس قد استضاف قمرًا كبيرًا بما يكفي وبمعدل هجرة مرتفع بما يكفي لإنتاج هذا السيناريو ، كما يقول الباحثون ، سيكون من الصعب إظهاره من خلال الملاحظات.

ومع ذلك ، فإن الفهم الأفضل لمعدل الهجرة الحالي لأقمار أورانوس سيقطع شوطًا مهمًا نحو حل هذه الأسئلة. إذا كانوا يهاجرون بمعدل مرتفع ، فقد يعني ذلك أنهم تشكلوا من حطام القمر القديم بعد تدميره منذ عدة دهور.

يحضر أن مسبار أورانوس.

تم قبول البحث في علم الفلك والفيزياء الفلكية ومتاح في arXiv.