اموامواي اسرارآميز ممكن است كوه يخي هيدروژني باشد

وقتي روبرت وريك، ستاره‌شناس كانادايي در اكتبر ۲۰۱۷ امواموا را در منظومه‌ي شمسي با تلسكوپ Pan-STARRS شناسايي كرد، علاقه‌مندان به فضا را به هيجان آورد. امواموا اولين جرم ميان‌ستاره‌اي بود كه در همسايگي زمين ظاهر مي‌شد؛ اما هنوز هيچ‌كس از ماهيت واقعي آن آگاه نيست.

حدس‌و‌گمان‌هاي متعددي درباره‌ي منشأ امواموا وجود دارد. آيا اين شيء فضاپيمايي فرازميني يا بادباني خورشيدي يا صرفا سنگي معمولي است؟ با افزايش شواهد عيني، فرضيه‌هاي بيشتري درباره‌ي ماهيت امواموا شكل گرفت. آيا اين شيء دنباله‌دار بود؟ به‌اعتقاد برخي، امواموا مي‌توانست دنباله‌داري غيريكپارچه و فراخورشيدي باشد. آيا امواموا سيارك بود؟ ظاهر امواموا از بعضي لحاظ مثل سرعت چرخش مانند سيارك‌ها بود؛ اما ظاهري طويل و سيگاري‌شكل داشت.

مسير عبور امواموا در منظومه‌ي شمسي

پژوهش‌ها به‌دليل ظهور كوتاه‌مدت امواموا در منظومه‌ي شمسي و كاهش فرصت‌هاي رصد دقت چنداني نداشتند. طبق پژوهشي در سال ۲۰۱۹، شيء امواموا درواقع بخشي از دنباله‌دار غيريكپارچه‌ي ميان‌ستاره‌اي بود. سپس در آوريل ۲۰۲۰، گروهي از پژوهشگران مطالعه ديگري درباره‌ي اين شيء منتشر كردند. آنان منشأ فراخورشيدي امواموا را تأييد كردند. به‌اعتقاد آنان، امواموا بخشي از بدنه‌اي بزرگ‌تر است كه پس از نزديك‌شدن بيش‌از‌حد به ستاره‌ي خود، به‌دليل نيروهاي كشندي متلاشي شده و درادامه، در مسير منظومه‌‌ي شمسي به‌سمت زمين حركت كرده است.حالا پژوهشي جديد منشأ جديدي براي امواموا پيدا كرده است: امواموا بخشي از بدنه‌اي بزرگ‌تر نيست؛ بلكه توده‌اي از هيدروژن منجمد يا كوه يخي فضايي است.

پژوهش يادشده با اين عنوان منتشر شده است: «شواهدي كه نشان مي‌دهند 11/2017 UI (امواموا) از يخ هيدروژن مولكولي تشكيل شده است». مؤلفاني مثل دريل سليگمن، از بخش علوم زميني دانشگاه شيكاگو و گرگوري لافتون، از بخش ستاره‌شناسي دانشگاه ييل، در اين پژوهش همكاري كردند. اين مقاله براي مجله‌ي اخترفيزيك پذيرفته شد. سليگمن در نشستي مطبوعاتي گفت:

امواموا كوه يخي منجمد از هيدروژن مولكولي است. باتوجه‌به اين مسئله، مي‌توان ويژگي‌هاي اسرارآميز آن توصيف كرد و درنتيجه، كهكشان پر از اجرام مشابه است.

رصد امواموا كار دشواري است. در زمان كشف، مسير اين شيء خارج از منظومه‌ي شمسي بود؛ اما حالا از خورشيد هم عبور كرده است و طبق مسير، منشأ آن خارج از منظومه‌ي شمسي است و شايد هرگز به منظومه‌ي شمسي بازنگردد.

همچنين، سرعت امواموا افزايش يافته است و دليل گرانشي براي اين افزايش سرعت وجود ندارد. طبق برخي حدس‌و‌گمان‌ها، امواموا مي‌تواند نوعي دنباله‌دار باشد؛ زيرا دنباله‌دارها گاهي با نزديك‌‌شدن به خورشيد به‌دليل تبخير سرعت مي‌گيرند. همچنين، دنباله‌دارها اثري مه‌آلود از خود به‌جاي مي‌گذارند؛ اما امواموا اين‌گونه نيست. در سال ۲۰۱۹، مؤلفان پژوهش جديد مقاله‌اي ديگر به‌نام «درباره‌ي سرعت متناقض امواموا» را با همكاري كنستانتين باتيجين منتشر كردند. طبق اين پژوهش، امواموا درواقع نوعي دنباله‌دار غيرمعمول است. سليگمن در آن زمان گفته بود:

كاملا از فرضيه‌ي خود اطمينان داريم و معتقديم به تكيه بر توضيحات كمترمحتملي مثل شتاب غيرگرانشي نيازي نيست.

باتيجين، ديگر مؤلف پژوهش، معتقد است: «پژوهش ما نشان مي‌دهد برخي از خواص شاخص را مي‌توان در چهارچوب فيزيك استاندارد دنباله‌دارها درك كرد.». سليگمن و لافتون در مقاله‌ي جديد خود با اصلاح فرضيه‌ي خود نوشتند:

طبق شواهد به‌دست‌آمده، تمام خواص امواموا را درصورتي مي‌توان توصيف كرد كه بخشي از اين شيء از يخ هيدروژن مولكولي تشكيل شده باشد.

سليگمن در نشستي مطبوعاتي مي‌افزايد: «تنها يخي كه مي‌تواند عامل سرعت امواموا باشد، هيدروژن مولكولي است». يخ هيدروژن مولكولي خواص عجيبي دارد. اين يخ، تنها در دماي مشخص منفي ۲۵۹.۱۴ درجه‌ي سانتي‌گراد شكل مي‌گيرد كه كمي بيشتر از صفر مطلق است (منفي ۲۷۳.۱۵ درجه‌ي سانتي‌گراد). يخ هيدروژن پس از تصعيد، نوري توليد يا منعكس نمي‌كند؛ به‌همين‌دليل، رصد آن با تلسكوپ‌ها دشوار است.

تصعيد يخ هيدروژن مولكولي مي‌تواند توضيحي قانع‌كننده براي شتاب امواموا باشد. طبق مقاله‌ي سليگمن و لافتون، تصعيد H2 با سرعتي متناسب با شار خورشيدي به توليد جريان سريعي منجر مي‌شود كه سطح امواموا را مي‌پوشاند و شتاب آن را افزايش مي‌دهد. به‌عقيده‌ي مؤلفان، يخ هيدروژن مولكولي مي‌تواند دليل شكل سيگاري و عجيب امواموا در فضا باشد. آن‌ها در ادامه مي‌نويسند:

اتلاف جرم حاصل از تصعيد مي‌تواند به افزايش يكنواخت سرعت محور بدنه‌ي امواموا منجر شود؛ به‌همين‌دليل، امواموا طويل و سيگاري‌شكل است.

سليگمن به زباني ساده توضيح مي‌دهد:

فرايندي كه براي يك قالب صابون رخ مي‌دهد، در انديشه متخصصين بگيريد. قالب صابون در ابتدا به‌شكل مستطيلي منتظم است؛ اما پس از استفاده، به‌مرور كوچك‌تر و باريك‌تر مي‌شود.

توضيح مذكور اين پرسش‌ها را به‌وجود مي‌آورد: چه تعداد شيء مشابه امواموا وجود دارد؟ آيا اجرامي مانند امواموا در فضا متداول هستند؟ سليگمن مي‌گويد: «طبق مشاهدات، مي‌توان نتيجه گرفت تعداد زيادي از شيء مشابه امواموا در فضا وجود دارد. كهكشان بايد پر از اين كوه‌هاي يخ هيدروژني تاريك باشد».

پرسش بعدي اين است كه اجرامي مانند امواموا از كجا سرچشمه مي‌گيرند؟ اين كوه‌هاي يخ هيدروژني از كجا مي‌آيند؟ به‌نقل از سليگمن و لافتون، براي پاسخ به اين پرسش‌ احتمال‌ها زياد نيستند. آن‌ها معتقدند امواموا احتمالا در ابر مولكولي غول‌آسايي (GMC) شكل گرفته و اين ساختار مشابه ساختار تولد ستاره‌ها است. GMC‌ها معمولا ساختارهاي عظيمي از هيدروژن و اندكي هليوم هستند و عرض آن‌ها بين ۱۵ تا ۶۰۰ سال نور متغير است. اين ويژگي امواموا را جذاب‌تر مي‌كند.

امواموا مي‌تواند يكي از مواد آغازين و بكر كهكشان باشد. مانند اين است كه كهكشان آن را ساخته و سپس به‌سمت ما پرتاب كرده است.

اگر حق با سليگمن و لافتون باشد، مي‌توان به رصد اموامواي بعدي اميدوار بود كه به‌سمت منظومه‌ي شمسي مي‌آيد. ازآنجاكه امواموا سيگاري‌شكل است، اگر بتوان اموامواي بعدي را در زمان مناسب رصد كرد، مي‌توان به دليل شكل عجيبش پي برد. خوشبختانه تلسكوپ‌هاي كنوني مي‌توانند انواع اجرام گذرا را رصد كنند. رصدخانه‌ي ورا بوبين معروف به تلسكوپ عظيم نقشه‌برداري LSST سال جاري آغاز به كار خواهد كرد.

ميدان ديد وسيع اين تلسكوپ و آينه‌ي اصلي ۸/۴ متري آن مي‌تواند از كل آسمان شب عكس‌برداري و تقريبا ۹۰ درصد از اشياي بالاي ۳۰۰ متر در اطراف زمين، سوپرنواها، اجرام كمربند كويپر و ديگر اجرام گذرا را رصد كند. در‌صورتي‌كه اموامواي ديگري به‌سمت زمين حركت كند، رصدخانه‌ي ورا روبين مي‌تواند آن را شكار كند.

گرچه امواموا اولين كوه يخ هيدروژني محسوب مي‌شود كه تاكنون رصد شده است، نمي‌توان به نتيجه‌اي درباره‌ي فراواني آن رسيد. به‌عقيده‌ي مؤلفان، احتمالا تعداد بيشتري از اين اجرام وجود دارند و وجود آن‌ها پيامدهايي براي شكل‌گيري سياره‌ها دارد. آنان مي‌گويند:

اگر شتاب غيرمعمول امواموا ناشي از تصعيد يخ هيدروژن باشد، ممكن است تعداد زيادي از اين اجرام وجود داشته باشند. طبق تحليل دو و همكاران (۲۰۱۸)، تراكم فضايي اجرام مشابه امواموا تقريبا برابر با ۰/۲ واحد نجومي است. طبق تخمين‌ها، جرم اوليه‌ي امواموا به‌ازاي هر ستاره برابر با جرم تقريبا يك زمين است كه از هيدروژن مولكولي تشكيل شده است. دريايي از اين اجرام در كهكشان بي‌كران مي‌توانند پيامدهايي براي شكل‌گيري ستاره‌ها و سياره‌ها به‌دنبال داشته باشند.