عظیم‌ ترین دنباله‌ دار کشف‌ شده به سمت زمین می آید

پیش از این کشف شده بود که این دنباله‌ دار با نام علمی «سی/۲۰۱۴یوان۲۷۱» (C/2014 UN271) که «برناردینلی-برنشتاین» (Bernardinelli-Bernstein) یا BB لقب گرفته بیش از ۱۰۰ کیلومتر عرض دارد و حدود ۱۰۰۰ برابر بزرگ‌تر از یک دنباله‌دار معمولی است. این جرم به اندازه‌ای بزرگ است که ستاره‌شناسان قبلا آن را با یک سیاره‌ی کوتوله اشتباه گرفته بودند.

شناسایی دنباله‌دار

صبح ۲۰ اکتبر ۲۰۱۴ (۲۸ مهر ۱۳۹۳) بود که یک تلسکوپ در بیابان آتاکاما شیلی، نگاه خود را به آسمان معطوف کرد و توانست تصویری بزرگ از آسمان نیمکره‌ی جنوبی تهیه کند که نوری مرموز هم در آن ثبت شد.

با این وجود تقریبا هفت سال طول کشید تا پژوهشگران آن نقطه‌ی عجیب را به‌عنوان یک دنباله‌دار بزرگ اولیه و احتمالا بزرگ‌ترین دنباله‌دار مطالعه شده با تلسکوپ‌های مدرن، شناسایی کنند. تشخیص دنباله‌دار برناردینلی-برنشتاین در ماه ژوئن اعلام شد و اکنون پژوهشگران اطلاعات بیشتری از آن را در نشریه‌ی «استروفیزیکال ژورنال» (The Astrophysical Journal Letters) منتشر کرده‌اند.

در حقیقت دنباله‌دار عظیم برناردینلی-برنشتاین به کمک یک دوربین دیجیتالی بسیار حساس که در تلسکوپ «بلانکو» (Blanco) به عرض ۴ متر نصب شده و بخشی از «رصدخانه میان‌آمریکایی سرو تولولو» (Cerro Tololo Inter-American Observatory) در بیابان آتاکامای شیلی است، توجه بشر را جلب کرد.

این دوربین به‌طور خاص دنبال اجرام بسیار دور نسبت به خورشید نمی‌گشت بلکه منبع کلیدی داده‌هایی برای نقشه‌برداری انرژی تاریک بود. تلاشی که از سال ۲۰۱۳ تا ۲۰۱۹ حدود ۸۰ هزار بار مناطق وسیعی از آسمان نیمکره‌ی جنوبی را ثبت کرده است. هرچند این مجموعه داده به دانشمندان برای درک انرژی تاریک، نیرویی اسرارآمیز که باعث انبساط جهان می‌شود، کمک زیادی کرده است، اما تصاویری که برای مطالعه‌ی انرژی تاریک و دیگر پدیده‌های کیهانی گرفته شده‌اند، می‌توانند برای کشف اجرام بسیار نزدیک‌تر به زمین هم استفاده شوند.

دنباله‌دار برناردینلی-برنشتاین در تصویر ثبت شده توسط پروژه‌ی نقشه‌برداری انرژی تاریک

Credit: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Bernardinelli & G. Bernstein (UPenn)/DESI Legacy Imaging Surveys)

بنابراین برناردینلی هدف خود را استفاده از تصاویر «نقشه‌برداری انرژی تاریک» (Dark Energy Survey) برای یافتن اجرام ناشناخته‌ای قرار داد که دورتر از نپتون به دور خورشید می‌چرخند. اما او با مجموعه‌ای عظیم از داده‌ها روبه‌ور شد. هر تصویر بسیار پرجرم بود به گونه‌ای که نمایش هر یک با وضوح کامل به شبکه‌ای از ۲۷۵ تلویزیون HD نیاز دارد. برناردینلی با نوشتن یک برنامه‌ی کامپیوتری ده‌ها هزار از این تصاویر را فقط برای نقاط نوری با عرض چند پیکسل جست‌وجو کرد.

شش ماه محاسبات طاقت‌فرسا توسط خوشه‌ی رایانه‌ای با ۲۰۰ رایانه در آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده‌ی فرمی ایلینوی، در نهایت به شناسایی ۸۱۷ جرم جدید انجامید که مدار آن‌ها با هیچ جرم شناخته‌شده‌ای مطابقت نداشت. از این میان یک جرم با به عرض ۱۵۰ کیلومتر با مداری کشیده یافت شد که از تریلیون‌ها کیلومتر دورتر از خورشید سرچشمه گرفته است؛ یافته‌ای که توجه ستاره‌شناسان دیگر را هم جلب کرد و توسط آنان تأیید شد.

«پدرو برنادینلی» (Pedro Bernardinelli) پژوهشگر فوق دکتری دانشگاه واشنگتن که این دنباله‌ دار را در پایان دوره‌ی دکتری در دانشگاه پنسیلوانیا به همراه استاد راهنمای خود «گری برنشتاین» (Gary Bernstein) کشف کرد، استقبال جامعه‌ی علمی از این کشف را بی‌نظیر دانست.

ویژگی‌های دنباله‌دار

تجزیه‌وتحلیل دقیق‌تر نشان داد که این جرم حرکتی سریع از میان «ابر اورت» (Oort Cloud) دارد و به‌نظر می‌رسد که به سمت ما حرکت می‌کند. یک دم درخشان یا «گیسو» (Coma) هم در پشت این جرم وجود دارد که نشانه‌ای واضح از یک دنباله‌دار یخی است که به منظومه‌ی شمسی داخلی که نسبتا گرم است نزدیک می‌شود.

دنباله‌دارها تا زمانی که به گرمای خورشید نزدیک نشوند، مواد زیادی از خود منتشر نمی‌کنند با این وجو به‌نظر می‌رسد که برناردینلی-برنشتاین غنی از مواد گازی فراری است که حتی در فضای بسیار سرد فراتر از نپتون هم با نور ضعیف خورشید، شروع به تصعید می‌کنند. یافته‌های تلسکوپ «تس» (TESS) نشان داد که این دنباله‌دار باید دمی بسیار عظیم و پراکنده داشته باشد.

با مطالعه‌ی بیشتر، اکنون پژوهشگران برآورد تازه‌ای از مسیر سفر دنباله‌دار دارند. طبق بررسی‌ها این جرم عظیم هیچ خطری برای زمین ندارد. هم‌اکنون برناردینلی-برنشتاین در فاصله‌ای حدود ۲۹ برابر فاصله‌ی زمین و خورشید یا ۲۹ واحد نجومی (AU) است و در دهه‌ی آینده با نزدیک شدن به بخش داخلی منظومه‌ی شمسی در حالی که از زیر صفحه‌ی مداری سیارات نزدیک می‌شود، همچنان درخشان‌تر خواهد شد.

به گفته‌ی پژوهشگران نزدیک‌ترین فاصله‌ی BB با زمین در ۲۱ ژانویه‌ی سال ۲۰۳۱ (۱ بهمن ۱۴۰۹) روی می‌دهد که دنباله‌دار در فاصله‌ی ۱۰٫۹۷ واحد نجومی از خورشید (۱٫۶ میلیارد کیلومتر) حرکت می‌کند و کمی دورتر از مدار زحل خواهد بود.

مسیر دنباله‌دار برناردینلی-برنشتاین

Credit: NASA/JPL

با توجه به اینکه نور خورشید در این فاصله بسیار ضعیف است، این دنباله‌دار کربن دی‌اکسید یا نیتروژن تولید می‌کند. پس از آن بازگشت خود را به بخش‌های بیرونی منظومه‌ی شمسی آغاز می‌کند و حداقل تا دهه‌ی ۲۰۴۰ (اگر نگوییم چند دهه) قابل مشاهده خواهد بود.

آخرین برآوردها همچنین عرض هسته‌ی این دنباله‌دار را حدود ۱۵۰ کیلومتر محاسبه کرده‌اند که بزرگ‌ترین ابعاد تخمین زده شده برای اندازه‌ی دنباله‌دارها در چند دهه‌ی گذشته است. برای نمونه دنباله‌دار «۶۷ پی/چوریوموف-گراسیمنکو» (۶۷P/Churyumov–Gerasimenko) که فضاپیمای «روزتا» (Rosetta) آژانس فضایی اروپا از سال ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۶ در مدار آن بود، تنها ۴ کیلومتر عرض داشت.

اندازه‌ی دنباله‌دار برناردینلی-برنشتاین حتی ممکن است در کنار برخی از بزرگ‌ترین دنباله‌دارهای تاریخ قرار بگیرد. از جمله یک دنباله‌دار درخشان و احتمالا بزرگ که در سال ۱۷۲۹ میلادی به منظومه‌ی شمسی سفر کرده است.

هرچند تعیین ابعاد یک دنباله‌دار بسیار دور با گاز و گردوغباری که آن را دربر گرفته بسیار دشوار است و برخی دانشمندان هم نسبت به ابعاد محاسبه شده تردید دارند. «لوک دونز» (Luke Dones) پژوهشگر دنباله‌دارها از مؤسسه‌ی تحقیقات جنوب غربی در بولدر کلرادو گفت: «آن‌ها کار خارق‌العاده‌ای انجام دادند، اما من فکر می‌کنم، احتمالا معلوم می‌شود که این جرم بسیار کوچک‌تر از چیزی است که تصور می‌شود.»

فرصتی بی‌نظیر برای مطالعه‌ی جرمی از ابتدای منظومه‌ی شمسی

بسته به میزان گاز خروجی دنباله‌دار بر اثر تبخیر یخ‌ها در تابش نور خورشید، برناردینلی-برنشتاین می‌تواند به اندازه‌ی بزرگ‌ترین قمر زحل، «تیتان» (Titan) در آسمان شب درخشان شود. اگر چنین شود، این دنباله‌دار با یک تلسکوپ مناسب خانگی هم قابل رؤیت خواهد بود.

علاوه بر این، برناردینلی-برنشتاین به دلیل فاصله‌ای که هنگام نخستین رؤیت از خورشید داشت هم قابل توجه است. این جرم یخی از ابر اورت سرچشمه می‌گیرد که یک کره‌ی عظیم از گردوغبار است که هزاران برابر دورتر از زمین، خورشید را دربر گرفته‌اند.

طبق محاسبه‌ی ستاره‌شناسان، میلیون‌ها سال طول می‌کشد تا این دنباله‌دار به دور خورشید بچرخد. تا کنون تنها سه دنباله‌دار از این نوع با مدار طولانی کشف شده‌اند که از ابر اورت سرچشمه می‌گیرند. برناردینلی-برنشتاین در زمانی که هنوز ۴٫۳ میلیارد کیلومتر دورتر بود کشف شد و این یک رکورد برای شناسایی دنباله‌دارها محسوب می‌شود. با توجه به اینکه این کشف خیلی زود انجام شد، نسلی از ستاره‌شناسان فرصتی استثنائی خواهند داشت تا آن را بیشتر مطالعه کنند.

در حالی که دنباله‌دار در نزدیک‌ترین گذر، به اندازه‌ای از زمین دور خواهد بود که بدون تلسکوپ دیده نمی‌شود، اما همچنان بسیار نزدیک‌تر از آخرین بازدیدش از بخش درونی منظومه‌ی شمسی است. پس از مدل‌سازی مسیر دنباله‌دار، پژوهشگران محاسبه کردند که دنباله‌دار BB آخرین گذر خود را ۳٫۵ میلیون سال پیش و در فاصله‌ی ۱۸ واحد نجومی از خورشید انجام داده است. از آن زمان این دنباله‌دار تا ۴۰۰۰۰ واحد نجومی در اعماق ابر اسرارآمیز اورت حرکت کرده است.

نگاهی دقیق به این جرم آسمانی می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر ترکیب شیمیایی منظومه‌ی شمسی کمک کند زیرا تصور می‌شود که دنباله‌دارهای عمیق در ابر اورت از زمانی که میلیاردها سال پیش از خورشید به فضا پرتاب شده‌اند، تقریبا بدون تغییر مانده‌اند.