بوسه و آغوش کیهانی؛ شارون چگونه در دام پلوتو افتاد؟

شارون از نظر اندازه نسبت به پلوتو بزرگ است و در مداری کوتاه به دور سیاره کوتوله گرفتار شده است. یک شبیه‌سازی جدید می‌تواند علت این امر را توضیح دهد.

تقریباً ۴٫۵ میلیارد سال پیش، سیاره کوتوله پلوتو به‌طور ناگهانی همراهی جدید پیدا کرد. آن‌ها برای دوره‌ای بسیار کوتاه، شاید فقط چند ساعت، گویی دست در دست با یکدیگر رقصیدند و سپس به آرامی از هم جدا شدند؛ حرکتی باشکوه که نتیجه‌اش شکل‌گیری مدار کنونی پلوتو و پنج قمرش به دور خورشید بود.

اخترشناسان از مدت‌ها پیش در این فکر بودند که شارون، بزرگ‌ترین قمر پلوتو چگونه به مدار این سیاره کوتوله وارد شد. مقاله‌ای که هفته‌ی گذشته در مجله‌ی نیچر ژئوساینس منتشر شد، مجموعه‌ای از وقایع احتمالی را شرح می‌دهد که ممکن است درنهایت پاسخ این پرسش را آشکار کند.

آدین دنتون، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه آریزونا که هدایت مطالعه را برعهده داشت، می‌گوید: «دلیل جالب‌بودن پلوتو و شارون این است که شارون ۵۰ درصد پلوتو اندازه دارد. تنها منظومه‌ی قابل مقایسه با آن‌ها، زمین و ماه است.»

قطر پلوتو تقریباً ۲۳۷۶ کیلومتر است؛ درحالی‌که قطر شارون به نصف این عدد، یعنی حدود ۱۲۰۰ کیلومتر می‌رسد. این نسبت غیرمعمول در اندازه‌ی دو جسم نشان می‌دهد که برخی از سناریوهای رایج در توضیح شکل‌گیری قمرها، برای شارون بعید هستند؛ ازجمله نظریه‌هایی که بیان می‌کنند شارون از بقایای اطراف پلوتو تشکیل شده یا در دام کشش گرانشی آن افتاده است. آیا می‌توان وجود شارون را با همان نوع برخوردی که تصور می‌شود تولد قمر زمین را در پی داشت، توضیح داد؟

دلیل جالب‌بودن پلوتو و شارون این است که شارون ۵۰ درصد پلوتو اندازه دارد

اریک آسفاگ، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه آریزونا با اشاره به پیامد سناریوی برخورد انفجاری می‌گوید اندازه‌های شارون و پلوتو موجب می‌شود که به سختی بتوان فهمید آن‌ها چگونه «مثل دو قطره‌ی مایع در هم ادغام نشدند.»

پلوتو و شارون به‌عنوان دو جسم سنگی و یخی، در ناحیه‌ای فراتر از مدار نپتون در منظومه شمسی بیرونی به نام کمربند کویپر قرار دارند. تیم پژوهشی با گنجاندن ویژگی‌های دو جسم در مدل خود، سناریویی را طراحی کرد که در آن پلوتو و شارون بدون ادغام با یکدیگر برخورد کنند و در دام هم بیفتند.

اگر شارون با سرعت نسبتاً آرام تقریباً ۳۲۱۸ کیلومتر بر ساعت (۱۰ برابر کندتر از برخوردی که به شکل‌گیری ماه زمین منجر شد) به پلوتو برخورد می‌کرد، دو جسم تا حدود ۱۰ ساعت تماس با هم را حفظ می‌کردند و سپس به‌تدریج جدا می‌شدند؛ اما همچنان در کنار هم باقی می‌ماندند. پژوهشگران این برخورد را «بوسه و به‌دام‌انداختن» توصیف می‌کنند. به‌گفته‌ی دکتر دنتون، سختی دو جسم مانع از متلاشی‌شدن آن‌ها شد.

پلوتو در آن زمان هر سه ساعت یک بار به دور خود می‌چرخید (طول روز پلوتو امروزه تقریباً ۱۵۰ ساعت است)؛ درنتیجه دو جسم در طول زمانی که با یکدیگر در تماس بودند، سه مرتبه به دور هم چرخیدند. سپس تکانه‌ی زاویه‌ای پلوتو موجب شد که شارون به‌طور آهسته از پلوتو دور شود؛ اما نکته‌ی مهم این است که شارون همچنان در مدار پلوتو به دام افتاده بود.

بیل مک‌کینون، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، چنین سناریویی را با توجه به تعداد فراوان اجرام سرگردان در کمربند کویپر در دوران اولیه‌ی منظومه شمسی، منطقی می‌داند. او گفت: «برخورد اجسام احتمالاً رویدادی رایج بود و بسیاری از اجسام دوتایی بزرگ دیگر نیز در منظومه کویپر وجود دارند.»

دکتر دنتون می‌گوید: برخورد شارون و پلوتو بدین معنی است که اساساً کل سطح پلوتو تغییر می‌کند و شارون بیشتر یخ‌های سطحی‌اش را دراثر برخورد با پلوتو از دست می‌دهد. برخورد دو جسم همچنین ممکن است به تشکیل چهار قمر شناخته‌شده‌ی پلوتو منجر شده باشد: نیکس، استوکس، سربروس و هیدرا که در مقایسه با شارون بسیار کوچک‌تر هستند. فضاپیمای نیوهورایزنز ناسا در سال ۲۰۱۵ هنگام گذر از کنار پلوتو، این اقمار را مشاهده کرد.

مطالعه‌ی جزئیات بیشتر پلوتو می‌تواند به ما بگوید که آن رقص کیهانی باستانی واقعاً اتفاق افتاده است یا خیر؛ هرچند احتمالاً زمان بسیار زیادی طول خواهد کشید تا فضاپیمایی دیگر از این سیاره کوتوله بازدید کند. دکتر دنتون گفت: «اگر شارون مقداری از سنگ‌های خود را روی پلوتو به جا گذاشته باشد، می‌توانیم آن را در داده‌های گرانشی مشاهده کنیم. [اما] متاسفانه برای انجام این آزمایش باید به پلوتو برگردیم.»