اكتشافات كوكب بلوتو وأقماره

كيف تم اكتشاف كوكب بلوتو؟

عندما تم العثور على بلوتو كان يعتبر ثالث كوكب يتم اكتشافه بعد أورانوس ونبتون، وذلك على عكس الكواكب الستة التي كانت مرئية في السماء بالعين المجردة منذ العصور القديمة، تم افتراض وجود كوكب تاسع بداية في أواخر القرن التاسع عشر على أساس الاضطرابات الظاهرة في الحركة المدارية لأورانوس، مما يشير إلى أن الجسم الأبعد كان يزعجه جاذبيته.

أدرك علماء الفلك في وقت لاحق أن هذه الاضطرابات كانت زائفة، (قوة الجاذبية من كتلة بلوتو الصغيرة ليست قوية بما يكفي لتكون مصدر الاضطرابات المشتبه بها)، وهكذا كان اكتشاف بلوتو مصادفة رائعة تُعزى إلى الملاحظات الدقيقة بدلاً من التنبؤ الدقيق بوجود كوكب افتراضي.

مراحل الكشف عن كوكب بلوتو وأقماره:

• تم دعم البحث عن الكوكب المتوقع (كوكب بلوتو) بشكل أكثر نشاطاً في مرصد لويل في فلاغستاف، أريزونا، الولايات المتحدة في أوائل القرن العشرين، بدأه مؤسس المرصد (بيرسيفال لويل) عالم الفلك الأمريكي الذي اكتسب سمعة سيئة من خلال ادعاءاته التي حظيت بتغطية إعلامية كبيرة بمشاهدة قناة على المريخ.

• بعد محاولتين فاشلتين للعثور على الكوكب قبل وفاة لويل في عام 1916 تم وضع كاميرا فلكية مصممة خصيصاً لهذا الغرض وقادرة على جمع الضوء من مجال واسع من السماء في الخدمة في عام 1929، وعالم الفلك الشاب كلايد تومبو تم التعاقد معه لإجراء البحث.

• في 18 فبراير 1930 بعد أقل من عام من بدء عمله وجد تومبو بلوتو في كوكبة الجوزاء، ظهر الجسم على أنه نجم خافت قوته 15 درجة، والتي غيرت موقعها ببطء مقابل النجوم الخلفية الثابتة أثناء متابعتها في مدار 248 عاماً حول الشمس.

على الرغم من توقع لويل وعلماء الفلك الآخرين أن الكوكب المجهول سيكون أكبر بكثير وأكثر إشراقاً من الجسم الذي وجده تومبو، فقد تم قبول بلوتو بسرعة باعتباره الكوكب التاسع المتوقع، يرمز الرمز الذي تم اختراعه من أجله (first) إلى الحرفين الأولين من بلوتو وللأحرف الأولى من بيرسيفال لويل.

• تم اكتشاف شارون في عام 1978 على صور لبلوتو تم تسجيلها فوتوغرافياً في محطة المرصد البحري الأمريكي في فلاغستاف على بعد أقل من 6 كيلومترات (3.7 ميل) من موقع اكتشاف بلوتو، تم تسجيل هذه الصور بواسطة جيمس دبليو كريستي وروبرت إس هارينجتون في محاولة للحصول على قياسات أكثر دقة لمدار بلوت، تم تسمية القمر الصناعي الجديد على اسم الملاح في الأساطير اليونانية الذي ينقل الأرواح الميتة إلى عالم هاديس في العالم السفلي.

• قبل اكتشاف شارون كان يُعتقد أن بلوتو أكبر وأكثر ضخامة مما هو عليه في الواقع؛ لذلك لم تكن هناك طريقة لتحديد الكمية بشكل مباشر، حتى في الصور الاستكشافية يظهر شارون على أنه نتوء لم يتم حله على جانب بلوتو، وهو مؤشر على صعوبات الملاحظة التي يفرضها القرب النسبي للجرمين وبعدهما الكبير عن الأرض والتأثيرات المشوهة للغلاف الجوي للأرض.

• قرب نهاية القرن العشرين مع توفر تلسكوب هابل الفضائي (HST) والأدوات الأرضية المجهزة ببصريات تكيفية تعوض عن اضطراب الغلاف الجوي قام علماء الفلك أولاً بحل بلوتو وشارون إلى أجسام منفصلة.

•  لتأكيد المدارات فحص علماء الفلك صور هابل لبلوتو وشارون التي تم إجراؤها في عام 2002 لدراسات رسم الخرائط السطحية ووجدوا مؤشرات خافتة، ولكنها محددة لكائنين يتحركان على طول المسارات المدارية المحسوبة من صور عام 2005.

• في عام 2011 اكتشف ستة علماء فلك القمر الصغير (Kerberos) في الصور التي تم التقاطها باستخدام (HST)، كما هو الحال مع اكتشاف نيكس وهيدرا فحص علماء الفلك صور هابل السابقة ووجدوا آثاراً باهتة لما بدا أنه (Kerberos) في صور من 2006 و2010، تم استخدام (HST) مرة أخرى في عام 2012 للعثور على (Styx).

أصل بلوتو وأقماره:

قبل اكتشاف شارون كان من الشائع افتراض أن بلوتو كان قمراً سابقاً لنبتون قد هرب بطريقة ما من مداره، اكتسبت هذه الفكرة دعماً من التشابه الظاهري بين أبعاد بلوتو وتريتون والصدفة القريبة في الفترة المدارية لتريتون (5.9 أيام) وفترة دوران بلوتو (6.4 أيام)، وتم اقتراح أن اللقاء الوثيق بين هذين الجسمين عندما كانا قمرين أدى إلى طرد بلوتو من نظام نبتون وجعل تريتون يفترض المدار الرجعي الذي يتم ملاحظته حالياً.

وجد علماء الفلك صعوبة في إثبات احتمالية حدوث كل هذه الأحداث وقدم اكتشاف شارون معلومات دحضت النظرية بشكل أكبر، نظراً لأن الكتلة المعدلة لبلوتو هي نصف كتلة ترايتون فقط فمن الواضح أن بلوتو لا يمكن أن يتسبب في انعكاس مدار ترايتون، أيضاً حقيقة أن بلوتو لديه قمر كبير نسبياً خاص به يجعل فكرة الهروب غير قابلة للتصديق.

يؤيد التفكير الحالي فكرة أن بلوتو وشارون تشكلان كجسمتين مستقلتين في السديم الشمسي والسحابة الغازية التي تكثف منها النظام الشمسي، كان من الممكن أن ينتج عن تصادم بين بلوتو وشارون البدائي حلقة حطام حول بلوتو تراكمت عن طريق الجاذبية لتشكيل القمر الحالي، يشبه هذا السيناريو النموذج المفضل حالياً لتشكيل القمر نتيجة اصطدام جسم بحجم المريخ بالأرض، مثلما يبدو القمر ناقصاً في العناصر المتطايرة بالنسبة إلى الأرض نتيجة لأصل درجة الحرارة المرتفعة، كذلك يمكن تفسير غياب الميثان على شارون جنباً إلى جنب مع الكثافة العالية نسبياً لكل من بلوتو وشارون بعملية مماثلة.

جادل علماء الفلك بأن أقمار بلوتو الأربعة الصغيرة هي أيضاً نتاج نفس الاصطدام الذي نتج عنه شارون الحالي، السيناريو البديل (الذي تشكلوا بشكل مستقل في مكان آخر من النظام الشمسي الخارجي وتم التقاطهم لاحقاً بجاذبية من قبل نظام بلوتو شارون) لا يبدو مرجحاً نظراً لمزيج من المدارات المتحدرة المستوية والرنين الديناميكي المتعدد الموجود حالياً للجرمين الصغيرين وشارون.

وضع بلوتو كعضو في النظام الشمسي:

قبل إزالة بلوتو من القائمة الرسمية للكواكب لم يكن علماء الفلك قد وضعوا تعريفاً علمياً صارماً لكوكب النظام الشمسي، ولم يتفقوا على حد أدنى للكتلة أو نصف قطر أو آلية منشأ لجسم ما ليكون مؤهلاً كواحد، ظهرت الفروق التقليدية الغريزية بين الأجرام الكوكبية الأكبر في النظام الشمسي وأقمارها والأجسام الصغيرة مثل الكويكبات والمذنبات عندما بدت الاختلافات بينها أكثر عمقاً ووضوحاً، وعندما كانت طبيعة الأجسام الصغيرة بقايا تم إدراك كتل بناء الكواكب بشكل خافت.

كان هذا التصور المبكر والمفكك للنظام الشمسي مشابهاً إلى حد ما للوضع الذي وصفته الحكاية الهندية عن الرجال المكفوفين، حيث حدد كل منهم شيئاً مختلفاً بعد لمس جزء مختلف من نفس الفيل، أصبح من الواضح فيما بعد أن التجمعات الأصلية لمكونات النظام الشمسي تتطلب إعادة تصنيفها ضمن مجموعة من التعريفات الأكثر تعقيداً والمترابطة.

إذا تم اكتشاف بلوتو في سياق حزام كويبر بدلاً من كونه كياناً منعزلاً، فربما لم يتم تصنيفه ضمن الكواكب الثمانية، في الواقع في العقود التي تلت اكتشاف بلوتو استمر بعض علماء الفلك في التشكيك في حالة الكواكب؛ نظراً لصغر حجمها وتكوينها الجليدي وخصائصها المدارية الشاذة.