چرا تعداد قمرهای مشتری 79 تا است در حالی که زمین فقط یک قمر دارد؟!

زمین فقط یک قمر (ماه) دارد، اما ده‌ها قمر به دور بزرگترین سیاره منظومه شمسی ما (مشتری)، در حال چرخش هستند. برخی از قمرهای مشتری به تازگی کشف شده‌اند. گروهی از ستاره شناسان در 16 ژوئیه 2018 اعلام کردند که 12 قمر ناشناخته و جدید را در اطراف این سیاره یافته اند.

کشف بزرگ در سال گذشته صورت گرفت. اسکات اس.شپرد از مؤسسه علوم کارنگی، کار هدایت جستجوی اشیای جدید در کمربند کویپر (یک حلقه عظیم از خرده اجرام سماوی فراتر از نپتون) را بر عهده داشت. اما شپرد و همکارانش تصمیم گرفتند از هدف اصلی تحقیقات خود فاصله بگیرند و برای مدتی، مشتری را تحت نظر بگیرند.

گالیلئو گالیله، ستاره شناس معروف، در سال 1610 متوجه چهار جرم سماوی شد که به دور سیاره مشتری می‌چرخیدند. این قمرهای مشتری که اولین قمر‌های کشف شده و بزرگترین آن‌ها (تاکنون) هستند؛ آیو، اروپا، گانمید و کالیستو نام دارند. با پیشرفت فناوری رصد ستارگان، معلوم شد که این چهار قمر تنها نیستند و شریکان دیگری نیز دارند. تیم تحقیقاتی شپرد، با کشف تعداد زیادی از قمرهای مشتری، تعداد آن‌ها را به 79 عدد رساند.

هیچ سیاره دیگری در منظومه شمسی این تعداد قمر ندارد: زحل با 62 قمر تأیید شده، دوم است در حالی که اورانوس 27 و نپتون 14 قمر دارند. مریخ، سیاره همسایه ما، دو قمر به نام‌های دیموس و فوبوس دارد.  با دیدن این ارقام، شاید تصور کنید که زمین غیر از ماه دارای قمر یا قمرهای دیگری نیز باشد، اما باید بدانید که عطارد و زهره هیچ قمری ندارند.

اما چرا مشتری تعداد زیادی قمر دارد، در حالی که تعداد اقمار زمین و سیارات دیگر، اینقدر کم است. جواب در نیروی گرانش نهفته است.

تاثیر گرانش

ستاره شناسان، سیارات منظومه شمسی ما را به دو دسته تقسیم می‌کنند. عطارد، زهره، زمین و مریخ سیاره‌های به اصطلاح زمین مانند یا درونی هستند اما مشتری، زحل، اورانوس و نپتون در گروه غول‌های گازی یا سیارات بیرونی قرار داده می‌شوند.

اختلاف اندازه بین این دو گروه کاملا قابل توجه است؛ اورانوس که کوچکترین سیاره بیرونی است، 15 برابر زمین که بزرگترین سیاره درونی است، جرم دارد. اما هیچکدام از سیارات نمی‌توانند از لحاظ جثه با مشتری رقابت کنند. جرم مشتری بیش از 300 برابر سیاره کوچک ماست. در واقع مشتری یک هیولای مطلق است.

همان طور که نیوتن مشاهده کرد، یک رابطه مستقیم بین جرم اشیاء و شدت میدان گرانشی آن‌ها وجود دارد. بنابراین، چون جرم غول‌های گازی خیلی زیاد است، قمرهای بیشتری را جذب می‌کنند.

اما این تنها دلیل تعداد زیاد قمرهای سیاراتی مانند مشتری نیست. غول‌های گازی منظومه شمسی ما تقریبا از خورشید دور هستند. در مقابل، برخی ستارگان، سیاراتی شبیه مشتری و با جرم زیاد به نام مشتری داغ دارند. این سیارات در اصل، غول‌های گازی هستند که  در مداری نزدیک به ستاره خود دور می‌زنند (به طور مثال تصور کنید که زحل جایش را با عطارد عوض کند).

اخترشناسی فرانسوی به نام فتحی نامونی، در مقاله ای در سال 2010 استدلال می‌کند که مشتری‌های داغ تعداد اقمار اندکی دارند یا اصلا قمری ندارند. گمان می‌شود که این سیارات در ابتدا در فاصله بسیار دوری از سیستم خورشیدی خود قرار دارند و سپس به سمت داخل سیستم حرکت می‌کنند. در این مسیر، قمرهای آن‌ها در کشمکشی گرانشی به دام می‌افتند. غول‌های گازی، بزرگ هستند اما ستاره‌ها بسیار بزرگتر از آن‌ها هستند و میدان گرانشی قوی‌تری دارند. بنابراین وقتی یک مشتری داغ به ستاره خود خیلی نزدیک می‌شود، قمرهایش در نهایت بوسیله ستاره به دام می‌افتند.

فاصله این قابلیت را از بین می‌برد. هرچه بیشتر از خورشید دور باشید، نیروی گرانشی آن را کمتر حس می‌کنید. بنابراین، اگر استدلال نامونی درست باشد، مشتری واقعی 79 قمر دارد زیرا این سیاره عظیم، به اندازه کافی دور از خورشید است و قمرهایش به سمت خورشید کشیده نمی‌شوند و به دام نمی‌افتند.

خانواده بزرگ قمرهای مشتری

قمرهای مشتری تقریبا مانند هم هستند. فقط برخی از آن‌ها ویژگی‌های متغیری دارند که برای علاقه‌مندان به نجوم آشنا است: آیو پر از آتشفشان‌های فعال است، قمر اروپا، یک اقیانوس پنهان دارد که ممکن است دارای حیات بیگانه باشد و گانمید با اندازه‌ای برابر یک سوم مریخ، بزرگترین قمر منظومه شمسی است.

این سه قمر، همراه با کاستیلو، احتمالا همراه با خود سیاره مشتری شکل گرفته‌اند. احتمالا این سیاره بزرگ ابتدا مانند یک دیسک از گاز و گرد و غبار بوده که در نهایت تبدیل به غول گازی که امروز می‌شناسیم، شده است. در حالی که مشتری شکل می‌گرفت، به هم پیوستن برخی از موادی که در نزدیکی آن در چرخش بودند، به تشکیل این چهار قمر منجر شد که گالیله در سال 1610 آن‌ها را کشف کرد. البته ممکن است که زحل هم به این روند کمک کرده باشد. فرض بر این است که مشتری در اوایل دارای قمرهای دیگری هم بود که بوسیله این سیاره غول پیکر کشیده و جذب آن شده است.

لزوما همه قمرهای مشتری در کنار آن بوجود نیامده‌اند. دانشمندان بر این باورند که بسیاری از قمرهای مشتری، سنگ‌های سرگردان و بزرگی بودند که بوسیله کشش گرانشی این سیاره به دام افتاده‌اند.

برخی از قمرهای مشتری، هم جهت با هم و برخی دیگر در جهت مخالف با آن‌ها به دور مشتری می‌چرخند. برای مثال، نه تا از قمرهای تازه کشف شده بوسیله شپرد و همکارانش بر خلاف جهت چرخش مشتری به دور خود حرکت می‌کنند. با وجود اجسام زیادی که در جهت مخالف هم حرکت می‌کنند، برخورد اجتناب ناپذیر است. اقماری که با همدیگر برخورد می‌کنند، ممکن است که به طور کامل نابود شوند. در واقع، همان طور که مشتری، قمرهای جدیدی به دست می‌آورد، راهی برای از بین بردن برخی از آن‌ها پیدا می‌کند.

منبع: howstuffworks