آیا سیاره مشتری می‌تواند به یک ستاره تبدیل شود؟ بررسی احتمال تبدیل غول گازی به خورشید دوم
سیاره مشتری، بزرگ‌ترین سیاره در منظومه شمسی ما، همواره مورد توجه دانشمندان بوده است. سوالی که اغلب مطرح می‌شود این است که آیا مشتری یک ستاره نافرجام است؟ با وجود جرم بسیار زیاد، چرا مشتری به یک ستاره تبدیل نشده است؟ آیا امکان دارد که در آینده، مشتری به یک ستاره تبدیل شود و روشنایی جدیدی به منظومه شمسی ما ببخشد؟
این پرسش‌ها ذهن بسیاری از دانشمندان را به خود مشغول کرده بود، اما اطلاعات کافی برای پاسخ قطعی به این سوالات در دسترس نبود. تا اینکه در سال 1995، فضاپیمای گالیله ناسا ماموریت خود را برای مطالعه دقیق مشتری آغاز کرد و دریچه‌ای نو به سوی شناخت این سیاره غول‌پیکر گشود. با این حال، همچنان تردیدهایی درباره سرنوشت مشتری و تبدیل شدن یا نشدن آن به یک ستاره وجود دارد.
چرا نمی‌توانیم مشتری را مشتعل کنیم؟
فضاپیمای گالیله به مدت هشت سال به مطالعه سیاره مشتری پرداخت، اما به تدریج فرسوده شد. دانشمندان نگران بودند که ارتباط با این فضاپیما قطع شود و در نهایت گالیله در مداری به دور مشتری قرار گیرد تا زمانی که به این سیاره یا یکی از قمرهایش برخورد کند. برای جلوگیری از آلودگی احتمالی قمرهای دارای حیات (در صورت وجود) توسط باکتری‌های موجود در گالیله، ناسا به طور عمدی گالیله را به داخل مشتری فرستاد و آن را منهدم کرد.
برخی از افراد نگران بودند که رآکتور حرارتی پلوتونیومی که نیروی فضاپیما را تامین می‌کرد، یک واکنش زنجیره‌ای ایجاد کند و باعث احتراق مشتری و تبدیل آن به یک ستاره شود. استدلال آنها این بود که از آنجایی که پلوتونیوم برای منفجر کردن بمب‌های هیدروژنی استفاده می‌شود و اتمسفر مشتری نیز سرشار از هیدروژن است، ترکیب این دو می‌تواند یک مخلوط انفجاری ایجاد کند و در نهایت باعث شروع واکنش همجوشی هسته‌ای شود که در ستارگان رخ می‌دهد.
اما سقوط گالیله نه باعث احتراق هیدروژن مشتری شد و نه هیچ انفجاری رخ داد. دلیلش این است که مشتری اکسیژن یا آب (که از هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است) برای پشتیبانی از احتراق ندارد. بنابراین، امکان تبدیل مشتری به ستاره از طریق این روش وجود نداشت.
چرا مشتری نمی‌تواند به یک ستاره تبدیل شود؟
با وجود جرم قابل توجه مشتری، چرا این سیاره نمی‌تواند به یک ستاره تبدیل شود؟ افرادی که مشتری را یک "ستاره نافرجام" می‌نامند، معمولاً به این نکته اشاره دارند که مشتری، مانند ستارگان، سرشار از هیدروژن و هلیوم است، اما جرم کافی برای ایجاد دما و فشار داخلی لازم برای شروع واکنش همجوشی هسته‌ای را ندارد.
در مقایسه با خورشید، مشتری بسیار سبک‌تر است و تنها حدود 0.1% از جرم خورشیدی را در خود جای داده است. با این حال، ستارگانی وجود دارند که جرم بسیار کمتری نسبت به خورشید دارند. برای مثال، تنها حدود 7.5% از جرم خورشیدی برای تشکیل یک کوتوله سرخ کافی است. کوچک‌ترین کوتوله سرخ شناخته شده حدود 80 برابر جرم مشتری را دارد. به عبارت دیگر، اگر 79 سیاره دیگر به اندازه مشتری به این سیاره اضافه کنید، جرم کافی برای تشکیل یک ستاره را خواهید داشت.
کوچک‌ترین ستارگان، کوتوله‌های قهوه‌ای هستند که تنها 13 برابر جرم مشتری را دارند. بر خلاف مشتری، یک کوتوله قهوه‌ای را واقعاً می‌توان یک "ستاره نافرجام" نامید. این اجرام آسمانی جرم کافی برای همجوشی دوتریوم (ایزوتوپی از هیدروژن) را دارند، اما جرم کافی برای حفظ واکنش همجوشی واقعی که یک ستاره را تعریف می‌کند، ندارند. جالب است بدانید که مشتری تنها یک درجه از نظر بزرگی از جرم لازم برای تبدیل شدن به یک کوتوله قهوه‌ای فاصله دارد.
مشتری مقدر بود که یک سیاره باشد
تبدیل شدن به یک ستاره تنها به جرم بستگی ندارد. اکثر دانشمندان بر این باورند که حتی اگر مشتری 13 برابر جرم فعلی‌اش را داشت، باز هم به یک کوتوله قهوه‌ای تبدیل نمی‌شد. دلیل این امر، ترکیب شیمیایی و ساختار مشتری است که نتیجه چگونگی شکل‌گیری آن است. مشتری به همان روشی شکل گرفته است که سیارات شکل می‌گیرند، نه به روشی که ستارگان به وجود می‌آیند.
ستارگان از ابرهای گاز و غباری تشکیل می‌شوند که به دلیل بار الکتریکی و گرانش به یکدیگر جذب می‌شوند. این ابرها متراکم‌تر می‌شوند و در نهایت شروع به چرخش می‌کنند. چرخش، ماده را به صورت یک دیسک مسطح می‌کند. ذرات غبار به هم می‌چسبند و "سیاره‌سان‌ها" از یخ و سنگ را تشکیل می‌دهند که با یکدیگر برخورد می‌کنند و توده‌های بزرگ‌تری را به وجود می‌آورند. در نهایت، زمانی که جرم تقریباً ده برابر جرم زمین باشد، گرانش به اندازه‌ای قوی می‌شود که گاز را از دیسک جذب کند. در اوایل شکل‌گیری منظومه شمسی، ناحیه مرکزی (که به خورشید تبدیل شد) بیشتر جرم موجود، از جمله گازهای آن را به خود اختصاص داد. در آن زمان، مشتری احتمالاً جرمی حدود 318 برابر جرم زمین داشت. هنگامی که خورشید به یک ستاره تبدیل شد، بادهای خورشیدی بیشتر گازهای باقی‌مانده را از بین بردند.
وضعیت در منظومه‌های شمسی دیگر متفاوت است
در حالی که ستاره‌شناسان و اخترفیزیکدانان هنوز در تلاش برای رمزگشایی جزئیات شکل‌گیری منظومه‌های شمسی هستند، می‌دانیم که بیشتر منظومه‌های شمسی دارای دو، سه یا بیشتر ستاره (معمولاً دو) هستند. در حالی که هنوز مشخص نیست چرا منظومه شمسی ما فقط یک ستاره دارد، مشاهدات شکل‌گیری سایر منظومه‌های شمسی نشان می‌دهد که جرم آنها قبل از احتراق ستارگان به طور متفاوتی توزیع شده است. برای مثال، در یک سیستم دوتایی، جرم دو ستاره تمایل دارد تقریباً معادل باشد. از طرف دیگر، مشتری هرگز به جرم خورشید نزدیک نشد.
اما اگر مشتری به یک ستاره تبدیل شود، چه اتفاقی می‌افتد؟
اگر یکی از کوچک‌ترین ستارگان شناخته شده (مانند OGLE-TR-122b، Gliese 623b و AB Doradus C) را برداریم و مشتری را با آن جایگزین کنیم، ستاره‌ای با حدود 100 برابر جرم مشتری خواهیم داشت. با این حال، این ستاره کمتر از یک سیصدم خورشید درخشان خواهد بود. اگر مشتری به نحوی این مقدار جرم را به دست می‌آورد، تنها حدود 20% بزرگ‌تر از اندازه فعلی‌اش می‌شد، بسیار متراکم‌تر و شاید 0.3% درخشان‌تر از خورشید.
از آنجایی که مشتری 4 برابر دورتر از خورشید است، ما تنها افزایش انرژی حدود 0.02% را مشاهده خواهیم کرد، که بسیار کمتر از تفاوت انرژی است که از تغییرات سالانه در مدار زمین به دور خورشید دریافت می‌کنیم. به عبارت دیگر، تبدیل مشتری به یک ستاره تأثیر کمی بر روی زمین خواهد داشت یا اصلاً تأثیری نخواهد داشت.
احتمالاً ستاره درخشان در آسمان ممکن است برخی از موجوداتی که از نور ماه استفاده می‌کنند را گیج کند، زیرا مشتری-ستاره حدود 80 برابر درخشان‌تر از ماه کامل خواهد بود. همچنین، این ستاره قرمز و به اندازه‌ای درخشان خواهد بود که در طول روز قابل مشاهده باشد.
به گفته رابرت فراست، مدرس و کنترل کننده پرواز در ناسا، اگر مشتری جرم لازم برای تبدیل شدن به یک ستاره را به دست آورد، مدارهای سیارات داخلی عمدتاً تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند، در حالی که جرمی 80 برابر جرم مشتری بر مدارهای اورانوس، نپتون و به ویژه زحل تأثیر می‌گذارد. هر چه مشتری پر جرم‌تر باشد، چه به یک ستاره تبدیل شود یا نشود، فقط بر اشیایی در فاصله تقریبی 50 میلیون کیلومتری تأثیر می‌گذارد.
- نجوم
- علم
