سیاره دوگانه

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
مفهوم سیارهٔ دوگانه در مقایسهٔ اندازهٔ زمین و ماه (بالا سمت راست) و پلوتو و شارون (زیر سمت راست) شارون

سیارهٔ دوگانه یا سیارهٔ دوتایی (به انگلیسی: Double planet)، در اخترشناسی یک منظومه دوگانه است که هر دو جسم آسمانی آن جرم سیاره‌ای هستند. این اصطلاح توسط اتحادیه بین‌المللی اخترشناسی (آی‌اِ‌ی‌یو IAU) به رسمیت شناخته نشده و بنابراین نوعی از طبقه‌بندی رسمی به حساب نمی‌آید. در مجمع عمومی سال ۲۰۰۶، این اتحادیه پیشنهاد شناخته شدن پلوتو و شارون به عنوان یک سیارهٔ دوگانه مطرح شد و مورد بررسی قرار گرفت اما نتیجهٔ این پیشنهاد جانب‌داری از تعریف کنونی سیاره بود.[۱] در ادبیات تبلیغاتی مورد استفاده در مأموریت ماه‌وارهٔ اسمارت -۱ (SMART-1) و پیش از اعلام تعریف رسمی سیاره از سوی آی‌اِ‌ی‌یو، آژانس فضایی اروپا سامانهٔ زمین-ماه را به عنوان یک سیارهٔ دوگانه معرفی نمود و ماه دختر زمین خواند.[۲]

برخی از سیارک‌های دوتایی با جرم‌های تقریباً مساوی، گاهی به صورت غیررسمی به عنوان سیارک‌های دوگانه قلمداد می‌شوند. این سیارک‌های دوتایی شامل هرمس ۶۹۲۳۰ و آنتیوپ ۹۰ و جرم‌های دوگانهٔ کمربند کویپری (کی‌بی‌اُ‌ها KBOs): سیلا نونام ۷۹۳۶۰ و دبلیودبلیو۳۱- ۱۹۹۸ می‌گردد.

تعریف سیاره دوگانه[ویرایش]

بحث‌های زیادی پیرامون معیار تعریف «سیاره دوگانه» و متمایز ساختن آن از «منظومه سیاره-ماه» وجود دارد.

شمول معیار سیاره برای هر دو جسم[ویرایش]

در این تعریف برای قرار گرفتن در معیار «سیاره دوگانه» لازم است هر دو جسم از شرایط لازم برای شناخته شدن به عنوان سیاره برخوردار باشند.

نزدیکی نسبت جرم‌ها به یک[ویرایش]

یکی از مهم‌ترین معیارها در تعریف «سیاره دوگانه» نسبت جرم دو جسم نسبت به یکدیگر است. نسبت یک نشان دهنده برابر بودن جرم از دو جسم است. هر چه این نسبت به یک نزدیک تر باشد راحت تر می‌توان آن دو در تعریف «سیاره دوگانه» جای داد. بنابر این تعریف ماه‌های مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون را می‌توان به راحتی فارغ از آن دانست. جرم همه ماه‌های این سیاره‌ها نسبتی کمتر از بیست و پنج صد هزارم (یک چهار هزارم) با سیاره ای که به دور آن در حال گردش هستند، را دارا می‌باشند. برخی از سیاره‌های کوتوله نیز ماه‌هایی دارند که دارای جرم بسیار کمتری از خود سیاره کوتوله هستند.

قابل توجه‌ترین استثنا در این مورد منظومه پلوتو-شارون است. نسبت جرم شارون به پلوتو صد و هفده هزارم (دو هفدهم) است که به اندازه کافی به یک نزدیک است به شکلی که در موارد متعدد توسط بسیاری از دانشمندان این دو به عنوان "سیاره‌های کوتوله دوگانه" ("سیاره‌های دوگانه" پیش از تعریف سال ۲۰۰۶ سیاره) خوانده شده‌اند. به هر حال آی‌اِ‌ی‌یو شارون را هم‌اکنون ماه پلوتو می‌نامد اما صراحتاً از میل خود جهت تغییر طبقه آن‌ها به "سیاره‌های کوتوله دوگانه" در زمانی در آینده سخن به میان آورده‌است.

نسبت هزار و دویست و سی صدهزارم (یک هشتاد و یکم) جرم ماه به زمین به شکل قابل ملاحظه ای نسبت به نسبت جرم سایر ماه‌های منظومه شمسی به سیاره‌های گردنده به دور آن‌ها، به یک نزدیک تر است. به همین جهت برخی دانشمندان منظومه زمین-ماه را نیز در بین سیاره‌های دوگانه به حساب می‌آورند. البته این نظر در اقلیت قرار دارد. شعاع دیسنومیا، تنها ماه سیاره کوتوله اریس تقریباً برابر با یک چهارم شعاع اریس است و با فرض یکسان بودن چگالی هر دو جسم نسبت وزن آن‌ها نزدیک یک چهلم می‌باشد. این مقدار ما بین نسبت ماه-زمین و پلوتو-شارون قرار دارد.

منظومه پلوتوشارون: خارج بودن مرکز جرم از پلوتو

موقعیت مرکز جرم[ویرایش]

در حال حاضر رایج‌ترین معیار تعریف برای سیاره دوگانه قرار گرفتن مرکز جرم، که هر دو جسم به دو آن در حال چرخش هستند، خارج از هر دوی آن‌ها می‌باشد. بر مبنای این تعریف پلوتو و شارون با توجه به وضوح چرخش آن‌ها حول نقطه ای خارج از پلوتو «سیاره‌های کوتوله دوگانه» هستند. این مسئله با پویانمایی که توسط تصاویر ارسال شده از فضانورد افق‌های نو ایجاد شده کاملاً قابل مشاهده است.

با این تعریف منظومه زمین-ماه فعلاً «سیاره دوگانه» به حساب نمی‌آیند. با این حال ماه به اندازه بزرگ است که باعث تلو تلو خوردن قابل ملاحظه زمین حول مرکز جرم بین آن دو که کاملاً درون زمین قرار دارد، می‌شود. ماه در حال حاضر هر سال ۳٫۸ سانتی‌متر از زمین فاصله می‌گیرد و نتیجتاً تا چند میلیارد سال آینده مرکز جرم منظومه زمین-ماه به خارج از زمین منتقل می‌شود و آن‌ها را منظومه «سیاره دوگانه» تبدیل می‌نماید.

مرکز جرم منظومه مشتری-خورشید خارج از خورشید قرار دارد. این شرایط خورشید و مشتری را به سیاره یا ستاره‌های دوگانه تبدیل نمی‌کند چرا که هر دو آن‌ها سیاره یا ستاره نیستند.

مقدار نسبت کشش (مقدار نسبت طناب کشی tug-of-war value)[ویرایش]

آیزاک آسیموف، دانشمند روس تبار آمریکایی نظریه ای تحت عنوان مقدار نسبت کشش (نسبت طناب کشی) را برای ایجاد تمایز بین منظومه «سیاره دوگانه» و منظومه سیاره-ماه ارائه کرد که بستگی به اندازه نسبی دو جسم ندارد. این مقدار به سادگی میزان نیروی وارده از جسم بزرگ‌تر به جسم کوچک‌تر را به نسبت میزان نیروی وارده از خورشید به جسم کوچک‌تر محاسبه می‌کند. این مقدار با فرمول زیر به دست می‌آید:

در این فرمول mp برابر با جرم جسم بزرگ‌تر، ms برابر با جرم خورشید، ds برابر با فاصله جسم کوچک‌تر با خورشید و dp برابر با فاصله جسم کوچک‌تر و جسم بزرگ‌تر است؛ بنابراین مقدار نسبت کشش به جرم جسم کوچک‌تر وابستگی ندارد.

این فرمول در حقیقت بیانگر رابطه بین آثار گرانشی جسم بزرگ‌تر و خورشید بر جسم کوچک‌تر است. اندازه نسبت کشش برای تیتان، ماه سیاره زحل ۳۸۰ به دست می‌آید که نشانگر آن است که زحل ۳۸۰ برابر خورشید بر تیتان اثر گرانشی وارد می‌کند. در همین حال اندازه نسبت کشش برای فوبه، ماه دیگر زحل تنها ۳٫۵ است که نشان از تنها ۳٫۵ برابر بودن اثر گرانشی زحل بر آن نسبت به اثر گرانشی خورشید بر فوبه می‌باشد.

آسیموف این مقدار را برای چندین ماه و سیاره محاسبه نمود. محاسبات او نشان داد که حتی مشتری، به عنوان بزرگترین سیاره منظومه شمسی تنها اندکی اثر گرانشی بیشتری بر دورترین ماه خود نسبت به خورشید بر آن دارد. بعضی از این مقادیر نیز خیلی بیشتر یک نبودند. تقریباً در تمامی محاسبات آسیموف مقدار نسبت کشش بیشتر از یک به دست آمد که به معنای اثر گرانشی کمتر خورشید نسبت به خود سیاره بود. یکی از استثناها ماه زمین بود که در مورد آن خورشید در نسبت کشش بر زمین غلبه دارد. این معنای آن است که اثر گرانشی زمین بر ماه کمتر از نصف اثر گرانشی خورشید بر ماه می‌باشد. از همین رو آسیموف معتقد بود زمین و ماه باید «سیاره‌های دوگانه» به حساب بیایند. او در این باره می‌گوید:

ما به ماه نباید به عنوان یک ماه واقعی یا به دست آمده زمین نگاه کنیم بلکه باید آن را سیاره ای مستقل بخوانیم که به شکل هماهنگی با زمین به دور خورشید می‌چرخد. از داخل منظومه زمین-ماه ساده‌ترین راه ترسیم شرایط پذیرش چرخش ماه به دور زمین است اما هنگام ترسیم چرخش زمین و ماه به دور خورشید با مقیاس دقیق متوجه می‌شوید که چرخش ماه همه جا به سمت خورشید متمایل است. ماه همواره به سمت خورشید حرکت می‌کند. همه ماه‌های دیگر بدون استثنا در برخی نقاط از چرخش خود به دلیل جاذبه سیاره اصلی از خورشید دور می‌شوند که این شرایط در مورد ماه صادق نیست.

— آیزاک آسیموف

این تعریف از سیاره دوگانه به فاصله دو جسم از خورشید وابستگی دارد. اگر فاصله منظومه زمین-ماه دورتر از موقعیت کنونی خود نسبت به خورشید بود، زمین می‌توانست در این مقدار برتری داشته باشد. برای مثال اگر ماه به دور مریخ می‌چرخید آنگاه مقدار این نسبت برابر با ۱٫۰۵ می‌شد. پس از ارائه این نظریه توسط آسیموف چندین ماه کوچک دیگر کشف شده‌اند که با این محاسبات جزو سیاره‌های دوگانه به حساب می‌آیند. نیسو و سمتی، ماه‌های نپتون به ترتیب دارای نسبت کششی ۰٫۴۲ و ۰٫۴۴ هستند که کمتر از نسبت کششی ماه است. درحالیکه جرم این اجسام بسیار کمتر از نپتون است. (به ترتیب یک هفت صد میلیونم و یک دو و نیم میلیاردم)

تشکیل منظومه[ویرایش]

آخرین معیار برای تعریف سیاره دوگانه نحوه تشکیل منظومه بین آن‌ها است. عقیده بر این است هر دو منظومه زمین-ماه و پلوتو-شارون با برخورد بزرگ شکل یافته‌اند. بر پایه این نظریه در اثر برخورد یک جسم به جسم دیگر لایه ای از خرده های جدا شده تشکیل شده و پس از جمع شدن این خرده ها یک یا دو جسم جدید ایجاد شده و جسم بزرگ تر با حصول تغییر باقیمانده مانده است. به هر حال این حادثه برای تشکیل منظومه سیاره دوگانه کافی نیست چرا که چنین اتقافی همچنین می تواند ماه های بسیار کوچکی نیز ایجاد کند.

فرضیه رها شده دیگری درباره شکل گیری ماه نیز معتقد بود ماه و زمین در منطقه یکسانی از قرص پیش‌سیاره‌ای منظومه شمسی ایجاد شده اند و با تعامل گرانشی یک منظومه بین خود شکل داده اند. مشکل این فرضیه این است که سیارات تنها می توانند با تعامل گرانشی ماه برای خود "گیر بیندازند" و امکان ایجاد سیاره دوگانه در این حالت وجود ندارد.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. "The IAU draft definition of "planet" and "plutons"". International Astronomical Union. 2006-08-16. Retrieved 2008-05-17.
  2. "Welcome to the double planet". ESA. 2003-10-05. Retrieved 2009-11-12.