امواموای اسرارآمیز ممکن است کوه یخی هیدروژنی باشد

امواموا، جرم میان‌ستاره‌ای مرموز ممکن است برخلاف تمام گمان‌های قبلی، کوهی یخی باشد که از هیدروژن مولکولی تشکیل شده است. 

وقتی روبرت وریک، ستاره‌شناس کانادایی در اکتبر ۲۰۱۷ امواموا را در منظومه‌ی شمسی با تلسکوپ Pan-STARRS شناسایی کرد، علاقه‌مندان به فضا را به هیجان آورد. امواموا اولین جرم میان‌ستاره‌ای بود که در همسایگی زمین ظاهر می‌شد؛ اما هنوز هیچ‌کس از ماهیت واقعی آن آگاه نیست.

حدس‌و‌گمان‌های متعددی درباره‌ی منشأ امواموا وجود دارد. آیا این شیء فضاپیمایی فرازمینی یا بادبانی خورشیدی یا صرفا سنگی معمولی است؟ با افزایش شواهد عینی، فرضیه‌های بیشتری درباره‌ی ماهیت امواموا شکل گرفت. آیا این شیء دنباله‌دار بود؟ به‌اعتقاد برخی، امواموا می‌توانست دنباله‌داری غیریکپارچه و فراخورشیدی باشد. آیا امواموا سیارک بود؟ ظاهر امواموا از بعضی لحاظ مثل سرعت چرخش مانند سیارک‌ها بود؛ اما ظاهری طویل و سیگاری‌شکل داشت.

^{مسیر عبور امواموا در منظومه‌ی شمسی}

پژوهش‌ها به‌دلیل ظهور کوتاه‌مدت امواموا در منظومه‌ی شمسی و کاهش فرصت‌های رصد دقت چندانی نداشتند. طبق پژوهشی در سال ۲۰۱۹، شیء امواموا درواقع بخشی از دنباله‌دار غیریکپارچه‌ی میان‌ستاره‌ای بود. سپس در آوریل ۲۰۲۰، گروهی از پژوهشگران بررسی دیگری درباره‌ی این شیء منتشر کردند. آنان منشأ فراخورشیدی امواموا را تأیید کردند. به‌اعتقاد آنان، امواموا بخشی از بدنه‌ای بزرگ‌تر است که پس از نزدیک‌شدن بیش‌از‌حد به ستاره‌ی خود، به‌دلیل نیروهای کشندی متلاشی شده و درادامه، در مسیر منظومه‌‌ی شمسی به‌سمت زمین حرکت کرده است.حالا پژوهشی جدید منشأ جدیدی برای امواموا پیدا کرده است: امواموا بخشی از بدنه‌ای بزرگ‌تر نیست؛ بلکه توده‌ای از هیدروژن منجمد یا کوه یخی فضایی است.

پژوهش یادشده با این عنوان منتشر شده است: «شواهدی که نشان می‌دهند 11/2017 UI (امواموا) از یخ هیدروژن مولکولی تشکیل شده است». مؤلفانی مثل دریل سلیگمن، از بخش علوم زمینی دانشگاه شیکاگو و گرگوری لافتون، از بخش ستاره‌شناسی دانشگاه ییل، در این پژوهش همکاری کردند. این مقاله برای انتشار در مجله‌ی اخترفیزیک پذیرفته شد. سلیگمن در نشستی مطبوعاتی گفت:

امواموا کوه یخی منجمد از هیدروژن مولکولی است. باتوجه‌به این مسئله، می‌توان ویژگی‌های اسرارآمیز آن توصیف کرد و درنتیجه، کهکشان پر از اجرام مشابه است.

رصد امواموا کار دشواری است. در زمان کشف، مسیر این شیء خارج از منظومه‌ی شمسی بود؛ اما حالا از خورشید هم عبور کرده است و طبق مسیر، منشأ آن خارج از منظومه‌ی شمسی است و شاید هرگز به منظومه‌ی شمسی بازنگردد.

همچنین، سرعت امواموا افزایش یافته است و دلیل گرانشی برای این افزایش سرعت وجود ندارد. طبق برخی حدس‌و‌گمان‌ها، امواموا می‌تواند نوعی دنباله‌دار باشد؛ زیرا دنباله‌دارها گاهی با نزدیک‌‌شدن به خورشید به‌دلیل تبخیر سرعت می‌گیرند. همچنین، دنباله‌دارها اثری مه‌آلود از خود به‌جای می‌گذارند؛ اما امواموا این‌گونه نیست. در سال ۲۰۱۹، مؤلفان پژوهش جدید مقاله‌ای دیگر به‌نام «درباره‌ی سرعت متناقض امواموا» را با همکاری کنستانتین باتیجین منتشر کردند. طبق این پژوهش، امواموا درواقع نوعی دنباله‌دار غیرمعمول است. سلیگمن در آن زمان گفته بود:

کاملا از فرضیه‌ی خود اطمینان داریم و معتقدیم به تکیه بر توضیحات کمترمحتملی مثل شتاب غیرگرانشی نیازی نیست.

باتیجین، دیگر مؤلف پژوهش، معتقد است: «پژوهش ما نشان می‌دهد برخی از خواص شاخص را می‌توان در چهارچوب فیزیک استاندارد دنباله‌دارها درک کرد.». سلیگمن و لافتون در مقاله‌ی جدید خود با اصلاح فرضیه‌ی خود نوشتند:

طبق شواهد به‌دست‌آمده، تمام خواص امواموا را درصورتی می‌توان توصیف کرد که بخشی از این شیء از یخ هیدروژن مولکولی تشکیل شده باشد.

سلیگمن در نشستی مطبوعاتی می‌افزاید: «تنها یخی که می‌تواند عامل سرعت امواموا باشد، هیدروژن مولکولی است». یخ هیدروژن مولکولی خواص عجیبی دارد. این یخ، تنها در دمای مشخص منفی ۲۵۹.۱۴ درجه‌ی سانتی‌گراد شکل می‌گیرد که کمی بیشتر از صفر مطلق است (منفی ۲۷۳.۱۵ درجه‌ی سانتی‌گراد). یخ هیدروژن پس از تصعید، نوری تولید یا منعکس نمی‌کند؛ به‌همین‌دلیل، رصد آن با تلسکوپ‌ها دشوار است.

تصعید یخ هیدروژن مولکولی می‌تواند توضیحی قانع‌کننده برای شتاب امواموا باشد. طبق مقاله‌ی سلیگمن و لافتون، تصعید H2 با سرعتی متناسب با شار خورشیدی به تولید جریان سریعی منجر می‌شود که سطح امواموا را می‌پوشاند و شتاب آن را افزایش می‌دهد. به‌عقیده‌ی مؤلفان، یخ هیدروژن مولکولی می‌تواند دلیل شکل سیگاری و عجیب امواموا در فضا باشد. آن‌ها در ادامه می‌نویسند:

اتلاف جرم حاصل از تصعید می‌تواند به افزایش یکنواخت سرعت محور بدنه‌ی امواموا منجر شود؛ به‌همین‌دلیل، امواموا طویل و سیگاری‌شکل است.

سلیگمن به زبانی ساده توضیح می‌دهد:

فرایندی که برای یک قالب صابون رخ می‌دهد، در نظر بگیرید. قالب صابون در ابتدا به‌شکل مستطیلی منتظم است؛ اما پس از استفاده، به‌مرور کوچک‌تر و باریک‌تر می‌شود.

توضیح مذکور این پرسش‌ها را به‌وجود می‌آورد: چه تعداد شیء مشابه امواموا وجود دارد؟ آیا اجرامی مانند امواموا در فضا متداول هستند؟ سلیگمن می‌گوید: «طبق مشاهدات، می‌توان نتیجه گرفت تعداد زیادی از شیء مشابه امواموا در فضا وجود دارد. کهکشان باید پر از این کوه‌های یخ هیدروژنی تاریک باشد».

پرسش بعدی این است که اجرامی مانند امواموا از کجا سرچشمه می‌گیرند؟ این کوه‌های یخ هیدروژنی از کجا می‌آیند؟ به‌نقل از سلیگمن و لافتون، برای پاسخ به این پرسش‌ احتمال‌ها زیاد نیستند. آن‌ها معتقدند امواموا احتمالا در ابر مولکولی غول‌آسایی (GMC) شکل گرفته و این ساختار مشابه ساختار تولد ستاره‌ها است. GMC‌ها معمولا ساختارهای عظیمی از هیدروژن و اندکی هلیوم هستند و عرض آن‌ها بین ۱۵ تا ۶۰۰ سال نور متغیر است. این ویژگی امواموا را جذاب‌تر می‌کند.

رصد رویدادهای داخل ابرهای متراکم معمولا دشوار و حتی ناممکن است. هسته‌ی این ابرها از دیدها پنهان هستند؛ درنتیجه، امواموا و اجرام مشابه می‌توانند سرنخ‌هایی از داخل GMC‌ها داشته باشند. اگر راهی برای تفسیر یکی از اجرام وجود داشته باشد، می‌توان به اطلاعات زیادی رسید. سلیگمن معتقد است:

امواموا می‌تواند یکی از مواد آغازین و بکر کهکشان باشد. مانند این است که کهکشان آن را ساخته و سپس به‌سمت ما پرتاب کرده است.

اگر حق با سلیگمن و لافتون باشد، می‌توان به رصد امواموای بعدی امیدوار بود که به‌سمت منظومه‌ی شمسی می‌آید. ازآنجاکه امواموا سیگاری‌شکل است، اگر بتوان امواموای بعدی را در زمان مناسب رصد کرد، می‌توان به دلیل شکل عجیبش پی برد. خوشبختانه تلسکوپ‌های کنونی می‌توانند انواع اجرام گذرا را رصد کنند. رصدخانه‌ی ورا بوبین معروف به تلسکوپ عظیم نقشه‌برداری LSST سال جاری آغاز به کار خواهد کرد.

میدان دید وسیع این تلسکوپ و آینه‌ی اصلی ۸/۴ متری آن می‌تواند از کل آسمان شب عکس‌برداری و تقریبا ۹۰ درصد از اشیای بالای ۳۰۰ متر در اطراف زمین، سوپرنواها، اجرام کمربند کویپر و دیگر اجرام گذرا را رصد کند. در‌صورتی‌که امواموای دیگری به‌سمت زمین حرکت کند، رصدخانه‌ی ورا روبین می‌تواند آن را شکار کند.

گرچه امواموا اولین کوه یخ هیدروژنی محسوب می‌شود که تاکنون رصد شده است، نمی‌توان به نتیجه‌ای درباره‌ی فراوانی آن رسید. به‌عقیده‌ی مؤلفان، احتمالا تعداد بیشتری از این اجرام وجود دارند و وجود آن‌ها پیامدهایی برای شکل‌گیری سیاره‌ها دارد. آنان می‌گویند:

اگر شتاب غیرمعمول امواموا ناشی از تصعید یخ هیدروژن باشد، ممکن است تعداد زیادی از این اجرام وجود داشته باشند. طبق تحلیل دو و همکاران (۲۰۱۸)، تراکم فضایی اجرام مشابه امواموا تقریبا برابر با ۰/۲ واحد نجومی است. طبق تخمین‌ها، جرم اولیه‌ی امواموا به‌ازای هر ستاره برابر با جرم تقریبا یک زمین است که از هیدروژن مولکولی تشکیل شده است. دریایی از این اجرام در کهکشان بی‌کران می‌توانند پیامدهایی برای شکل‌گیری ستاره‌ها و سیاره‌ها به‌دنبال داشته باشند.