انتهای منظومۀ خورشیدی ما کجاست؟

انتهای منظومۀ خورشیدی ما کجاست؟ آیا این منظومه دارای مرز است یا خیر؟ و آن سوی این مرز چه می‏گذرد؟ سئوالاتی که همواره برای پژوهش‏گران و علاقمندان به علم اخترشناسی مطرح بوده است. ولی اکنون با رسیدن دو فضاناو امریکایی "ویجر۱" و "ویجر ۲" به دورترین نقاط منظومۀ خورشیدی، دانشمندان می‏توانند به بسیاری از این سئوالات پاسخ دهند.

محمد حیدری ملایری

آقای دکتر محمد حیدری ملایری، شما "اخترفیزیکدان" رصدخانه‌‏ی پاریس هستید. آیا منظومۀ خورشیدی ما دارای مرزی است یا خیر؟ و اگر مرزی دارد، این مرز کجاست و چه ویژگی‏هایی دارد؟
این پرسش برای اخترفیزیک از اهمیت بسیار برخوردار است. چون برای شناختن ویژگی‏های فیزیکی فضای بین ستارگان لازم است. می‏دانیم ستارگان در این فضای اندراختری به‏وجود می‏آیند. منظومه‌‏ی خورشیدی تشکیل شده است از یک ستاره که خورشید است و تقریباً ۹۹ درصد جرم کل را در خود متمرکز کرده، به اضافه‌‏ی هشت سیاره‏ی عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون.
البته پلوتون هم هست که تا سال ۲۰۰۶ آن را نهمین و دورترین سیاره‏ی منظومه‌ی خورشیدی می‏دانستند. ولی امروزه به دلیل‏هایی از رده‏ی سیاره‏های عادی کنار گذاشته شده است. فاصله‏ی پلوتون از خورشید، در حدود ۴۰ برابر فاصله‏ی زمین از خورشید است. پلوتون هر ۲۴۸ سال، یک بار به گرد خورشید می‏گردد.
توضیح کوتاهی در باره ‏ی واحدی که برای اندازه‏گیری فاصله ‏ها به ‏کار می‏رود: مسافت‏ های نزدیک به خورشید را بر حسب واحدی بیان می‏کنند که "یکای اخترشناختی" نام دارد. "یکای اخترشناختی" عبارت است از فاصله‏ی زمین تا خورشید که به‏طور میانگین ۱۵۰ میلیون کیلومتر است. پس فاصلۀ پلوتون ۴۰ یکای اخترشناختی از خورشید است.
از این پلوتون که دورتر بشویم، منطقه‏ای هست که تشکیل شده از میلیون‏ها جسم ریز و درشت، از اندازه‏ی تخته‏ سنگ‏ها گرفته تا بزرگ‏ترین‏شان که از پلوتون هم بزرگ‏تر است. باز هم که از خورشید دورتر بشویم، باید ۲۷۰هزار یکای اخترشناختی را پشت سر بگذاریم تا به ستاره‏ی همسا‏یه‏ی‏ خورشید برسیم.
برگردیم به سئوال مرز منظومه‏ی خورشیدی؛ این مرز نمی‏تواند مرز نور خورشید باشد، چون نوری که از خورشید گسیل می‏شود، کم‏کم جذب مواد سرراه می‏شود، بی آن‏که مرز مشخصی را تعیین کند. نیروی گرانشی خورشید هم همین‏طور. رفته‏ رفته ضعیف‏تر می‏شود، ولی تا بی‏کران ادامه دارد. پس نیروی گرانشی هم مرزی را به‏وجود نمی‏آورد.
اما منظومه‏ی خورشیدی دارای مرز است. این مرز زاییده‏ی باد خورشیدی است. باد خورشیدی عبارت است از این‏که خورشید از طریق جو بالایی‏اش، دائماً مقداری از جرم خود را به صورت ذره‏های باردار از دست می‏دهد. این باد خورشیدی بر اثر میدان مغناطیسی خورشید و انفجارهایی که در سطح و تاج آن روی می‏دهند، تأمین می‏شود.
ذره‏های باردار با سرعت ۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه پرتاب می‏شوند و مانند گازی که دارای دمای بسیار است، به خارج از منظومۀ خورشیدی رانده می‏شوند. از طرف دیگر، محیط بین ستارگان بسیار سرد است. دمای آن در حدود منهای ۲۰۰ درجه‏ی سانتی‏گراد است. به همین سبب باد خورشیدی حباب عظیمی به‏وجود می‏آورد، به گرد خورشید. البته نه مثل حباب صابون. بلکه مانند بخاری که در هوای سرد از دهان خارج می‏شود.

باد خورشیدی گرم با گازهای سرد فضای اندراختری برخورد می‏کند و آن گازها را متراکم می‏کند. از برخورد این دو، مرزی به‏وجود می‏‏آید که مرز منظومه‏ی خورشیدی ماست و آن را "هورمرز" می‏گوییم. فاصله‏ی هورمرز از خورشید، در حدود ۱۰۰یکای اخترشناختی است. البته بخش مهمی از دانسته‏های ما در باره‏ی این ناحیه‏ی منظومه‏ی خورشیدی، نگریک یا تئوریک است.

آیا تاکنون سازمان‏های فضایی بین‏ المللی تلاش و فعالیتی برای مشاهده و بررسی این مرز انجام داده‏اند یا خیر؟

بله؛ ولی داستان جالبی دارد. سازمان فضایی امریکا "ناسا"، در سال ۱۹۷۷ دو فضاناو به فضا پرتاب کرد، به نام‏های ویجر۱ (Voyager) و ویجر ۲، برای مطالعه‏ی سیاره‏های بزرگ منظومه‏ی خورشیدی، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون.
این دو فضاناو که هرکدام به اندازه‏ی یک خوردرو کوچک ۷۰۰ کیلوگرمی بودند و چند دستگاه اندازه‏گیری داشتند، تا سال ۱۹۸۹، یعنی به مدت ۱۲ سال، آگاهی‏های بسیار ارزش‏مندی از این سیاره‏ها و ماه‏های آن‏ها به زمین فرستادند. دست‏آوردهای این فضاناوها تصور ما را نسبت به این سیاره‏ها و بسیاری از جنبه‌‏های منظومه‌‏ی خورشیدی تغییر دادند.
آخرین مأموریت آن‏ها در باره‌ی نپتون و ماه‏های این سیاره بود که در سال ۱۹۸۹ انجام شد. در آن موقع، یکی از فضاناوها ۴۰ یکای اخترشناختی و دیگری ۳۱ یکای اخترشناختی از زمین فاصله داشتند.
ناسا از پیش تصمیم گرفته بود که بعد از به‏انجام رسیدن نپاهش سیاره‏های بزرگ منظومه‏ی خورشیدی، این دو فضاناو را به بیرون از منظومه‏ی خورشیدی بفرستد. بنابراین از ۱۹۸۹ مأموریت این دو عوض شد و آن‏ها در دو جهت مختلف، به بیرون از منظومه‏ی خورشیدی روانه شدند، با سرعت ۶۰هزار کیلومتر در ساعت.
آخرین تصویری که یکی از آن‏ها از کره‏ی زمین، در سال ۱۹۹۰ گرفت، زمین را مانند نقطه ی‏ پیش‏پا افتاده‏ای در زمینه‏ی تاریکی نشان می‏داد، چون فاصله بسیار دور بود و زمین و پیرامون آن، از خود نوری ندارند.
یکی از فضاناوها در سال ۲۰۰۴ و دیگری در سال ۲۰۰۷ به جایی رسیدند که به آن شوک پایانی می‏گویند. در این ناحیه، سرعت باد خورشیدی به دلیل‏هایی، یک‏باره افت می‏کند. در آن موقع، فاصله‏ی فضاناو اول از زمین، ۹۴یکای اخترشناختی و دومی ۸۴یکای اخترشناختی بود.
تازه‏ترین خبرهای علمی از این فضاناوها در ماه ژوئن همین امسال (۲۰۱۱) در مقاله‏ای پژوهشی به‏چاپ رسیدند. در این مقاله، پژوهش‏‏گران با استفاده از داده‏های این فضاناوها، این مسئله را مطالعه کردند که آیا نظریه‏ها یا نگره‏هایی که بعضی ویژگی‏های فیزیکی باد خورشید را در ناحیه‏ی مرزی پیش‏بینی می‏کنند درست‏اند یا نه. چیزی که جالب است، این است که ظاهراً هورمرز، آن‏طور که پیش‏بینی می‏شده، باریک نیست. بلکه پهنای‏اش از آن‏چه تصور می‏شده، بیشتر است.
نتیجه‏ی جالب دیگر، کشف حباب‏های مغناطیسی به قطر میلیون‏ها کیلومتر در منطقه‏های مرزی منظومه‏ی خورشیدی است. این‏ها را هم نظریه‏ها پیش‏بینی نمی‏کردند و پی‏آمدهای این کشف بسیار مهم‏اند.

پس از این‏که این دو فضاناو ویجر ۱ و ۲ از مرز منظومه ‏ی خورشیدی گذشتند، چه اهدافی را دنبال خواهند کرد؟

تصویری از ویجر 1

این دو فضاناو همین‏طور سفرشان را در فضای اندراختری ادامه خواهند داد و اندازه ‏گیری‏های خود را به زمین خواهند فرستاد. فاصله‏‏ی ویجر۱ از زمین، امروز ۱۱۷ یکای اخترشناختی است. یعنی پیامی که از خود گسیل می‏کند، و این پیام با سرعت نور حرکت می‏کند، بعد از ۱۶ ساعت به زمین می‏رسد. در مقایسه، نور فاصله‏ی خورشید تا زمین را که ۱۵۰ میلیون کیلومتر است، در کمی بیشتر از هشت دقیقه طی می‏کند.
باید دانست که این دو فضاناو، نه تنها دورترین جسم‏هایی هستند که انسان ساخته، بلکه دو جسمی‏اند که انسان بیشترین فاصله را بین آن‏ها به‏وجود آورده است.
انرژی لازم برای کار دستگاه‏ها و گسیل پیام از راکتور هسته‏ای کوچکی است که با پلوتنیوم کار می‏کند و می‏شود انتظار داشت که تا حدود سال ۲۰۳۰، پیام‏های این فضاناوها به ما برسند. بعد از آن، رابطه با زمین قطع خواهد شد، چون پیام‏ها انرژی کافی را برای درنوردیدن فضا نخواهند داشت.
ولی پس از قطع ارتباط هم، هردو به مسیر خود ادامه خواهند داد. ویجر۱ نزدیک به۴۰هزار سال دیگر، به نزدیکی ستاره‏ای به نامً AC+79 خواهد رسید. ویجر۲ در حدود ۲۹۶هزار سال دیگر، از نزدیکی ستاره‏ی "تیشتر" درخشان‏ترین ستاره‏ی آسمان کره‏ی زمین خواهد گذشت.

آیا احتمال دارد که این دو فضاناو در سفر طولانی خودشان در کهکشان، در منظومه‌‏های دیگری، با موجودات هوشمند برخورد کنند و این فضاناوها به دست آن‏ها بیافتند؟

این احتمال صفر نیست و به همین علت، ناسا کوشیده که اگر روزی این فضاناوها به دست آن تمدن‏های فرضی بیفتند، آگاهی‏هایی در باره‏ی زمین و انسان به آن‏ها بدهد. هریکی از این فضاناوها دارای صفحه یا دیسکی است که اطلاعات فراوانی در باره‏ی کره‏ی زمین، تمدن انسان و از این قبیل چیزها در آن ضبط شده است.
این صفحه دربرگیرنده‏ی ۱۱۶ تصویر از انواع و اقسام چیزهای زمین، چهره‏ها و پیکره‏های گوناگون انسان‏ها و جانواران جورواجور است. هم‏چنین صداهای بسیاری را ضبط کرده‏اند، مانند صدای باد، پرندگان، دریا، زبان‏های گوناگون، "سلام" به ۵۵ زبان و هم‏چنین پیام‏های رییس جمهور وقت امریکا، جیمی کارتر و دبیرکل سازمان ملل در آن زمان، کورت والد هایم.
علاوه بر این‏ها، فیلم کوتاهی، حرکت جسم‏های گوناگون را در کره‏ی زمین نشان می‏دهد. روش خواندن این صفحه‏ها، برای دیدن فیلم‏ و تصویرها و شنیدن صداها هم به زبان نشانه‏ها، روی پلاکی هک شده است. این صفحه، هم‏چنین اطلاعاتی دارد در باره‏ی جای کره‏ی زمین در کهکشان.
دانشمندان ناسا این اطلاعات را با استفاده از ارزش پایاهای فیزیکی بیان کرده‏اند. به ‏ویژه جابه‏جایی کوآنتومی الکترون اتم هیدروژن که فراوان‏ترین عنصر گیتی است. فرض بر این بوده که هر تمدن پیشرفته‏ای در کهکشان باید آن پایا‏های فیزیکی را بشناسد و با تفکر پیدا کند که زمین ما در کجای کهکشان قرار گرفته است.