پایش‌های ماکرولنسی جاذبه (Gravitational Microlensing) تا به امروز ده‌ها سیاره خارج‌گروهه را آشکار کرده‌اند، اما دریافتی شاید غافل‌گیرکننده‌تر این بوده که تعداد قابل‌توجهی نپتین‌های منفرد نیز شناسایی شده‌اند که هیچ ستاره‌ای در حوزه voisinage آن‌ها رصد نشده است. تحقیق تازه‌ای از سم هدن (موسسه کانادایی برای فیزیку نظری) و یانچین وو (دانشگاه تورنتو) اما این فرض را چالش می‌دهد: آیا این سیارات واقعاً «آزاد» و یتیمند، یا شاید تنها در مدارهای بسیار گسترده و بيضی‌چرخ گیر کرده‌اند، تا حدی که ستاره‌های مادربزرگشان در رویدادهای ماکرولنسی پنهان می‌مانند؟

معمای وفور نپتین‌های آزاد

پایش‌های ماکرولنسی — که بر اساس اثر لنزینگ جاذبه ستاره‌ها بر نور ستاره‌های پس‌زمینه کار می‌کنند — تاکنون حدود یک دوجین سیاره آزاد (Free-Floating Planets) را شناسایی کرده‌اند. اگرچه این رقم کم به نظر می‌رسد، اما برآوردهای آماری نشان می‌دهد که در کل کهکشان راه شیری، حدود دو سیاره آزاد با ماسه و ابعاد نپتین برای هر ستاره وجود دارد. این وفور با مدل‌های موجود شکل‌گیری سیارات در تضاد است، چرا که پرتاب سیارات از سیستم‌های کهکشان به بین‌ستاره‌ای، معمولاً سیارات کوچک‌تر (مشابه زمین) را هدف قرار می‌دهد، نه غول‌های یخی نپتین‌گونه.

فرضیه جدید: جدا شده‌اند، نه آزاد

هدن و وو در مقاله‌ای منتشرشده در The Astrophysical Journal (۲۰۲۶) پیشنهاد می‌دهند که حداقل بخشی از این سیارات «به ظاهر آزاد»، در واقع به ستاره‌های مادربزرگ خود وابسته‌اند، اما در مسافت‌های بسیار زیاد (و با آبشاری‌های جذب بسیار ضعیف) به گردش در آمده‌اند. در رویداد ماکرولنسی، برای رصد یک سیاره و ستاره میزبان، نیاز به دو پالس جداگانۀ بزرگ‌نمایی داریم: یکی از ستاره، دیگری از سیاره. اگر سیاره در فاصله‌ای بسیار دور باشد، احتمال ترازبندی همزمان با ستاره پس‌زمینه به شدت کاهش می‌یابد؛ در نتیجه تنها پالس سیاره رصد می‌شود و ما آن را سیاره آزاد می‌پنداریم.

شبیه‌سازی پراکندگی سیارات در سیستم‌های کهکشانی

شواهد شبیه‌سازی: زورگویی سیاره‌ای و پرتاب به حاشیه

محققان با اجرای شبیه‌سازی‌های динаمیکی (N-body simulations) دو سناریوی اصلی را بررسی کردند: پرتاب سیارات بر اثر تقابل‌های گرانشی میان سیارات غول (Planet-Planet Scattering) و پدیده‌های کوپلا-لایدوف (Kozai-Lidov oscillations) ناشی از همسایه‌های ستاره‌همسایه. نتایج نشان داد:

  • هر دو مکانیزم به‌راحتی سیارات را به مدارهای «جدا شده» (Detached) با نیم‌محورهای بزرگ و بيضی‌چرخ بالا می‌راند.
  • رایج‌ترین نتیجه: دو یا سه سیاره توسط یک سیاره غول‌مانند (معمولاً مشتری‌گونه) به حاشیه سیستم پرتاب می‌شوند، در حالی که سیاره زورگو به یک مدار درونی بسیار تنگ و نزدیک به ستاره سقوط می‌کند.
  • این سیارات حاشیه‌نشین، در فاصله‌های صدها تا هزاران واحد کهکشانی (AU) قرار می‌گیرند و برای دورانی بسیار طولانی (میلیاردها سال) پایدار می‌مانند.

تأثیر بر نجوم رصدی و آینده کاوش‌ها

اگر این مدل صحیح باشد، برآوردهای فعلی از تعداد سیارات واقعی بین‌ستاره‌ای (Rogue Planets) باید به شدت بازنگری شود. пlus، پیش‌بینی می‌شود که ماموریت‌های آتی چون تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Roman Space Telescope) با دقت ماکرولنسی بالا، قادر خواهند بود تعداد بیشتری از این «نپتین‌های جدا شده» را شناسایی کنند و تفاوت آن‌ها با سیارات واقعاً آزاد را بر اساس توزیع فضایی و حرکتی تشخیص دهند.

نمودار توزیع سیارات آزاد در مقایسه با سیارات جدا شده

نکته مهم: نگارندگان تأکید می‌کنند که این مکانیزم نمی‌تواند تمام سیارات آزاد رصدشده را توضیح دهد؛ برخی قطعاً در اثر برهم‌کنش‌های خوشه‌ای ستاره‌ها یا در مراحل اولیه شکل‌گیری سیارات، به طور کامل از سیستم جدا شده‌اند. با وجود آن، این مدل قطعه‌ای کلیدی از پازل جمعیت‌شناسی سیارات خارج‌گروهه را کامل می‌کند.

منبع و اطلاعات ارجاع