Utafiti Wafichua Kwa Nini Sayari Kama Tatooine Ni Adimu

Marekani - Shirika la Habari la Ekhbary

Utafiti Wafichua Kwa Nini Sayari Kama Tatooine Ni Adimu

Mashabiki wa saga ya Star Wars hakika watakumbuka sayari ya jangwa maarufu ya Tatooine, nyumbani kwa Luke Skywalker, ulimwengu ulioainishwa na jua lake pacha. Wakati maono haya ya sinema yanavutia mawazo, uhalisia wa sayari zinazozunguka nyota mbili katika galaksi yetu ni adimu zaidi kuliko mtu anavyoweza kutarajia. Utafiti wa hivi majuzi wa kimapinduzi kutoka kwa wanahisabati katika Chuo Kikuu cha California, Berkeley, na Chuo Kikuu cha Amerika cha Beirut, unatoa maelezo ya kuvutia kwa uhaba huu wa kimondo, ukilaumu si mwingine bali Nadharia ya Uhusiano Mkuu ya Albert Einstein.

Mifumo ya nyota mbili, ambapo nyota mbili huzunguka kituo cha kawaida cha misa, ni nyingi kwa kushangaza. Makadirio ya sasa yanaonyesha kuwa theluthi moja hadi nusu ya mifumo yote ya nyota katika Njia ya Maziwa ni mifumo ya binary au mingi. Kwa kuzingatia kuenea huku, wanajimu walitarajia kupata idadi kubwa ya sayari za nje ndani ya mifumo hii. Hata hivyo, hesabu ya sayari za nje inaeleza hadithi tofauti. Kati ya takriban sayari 4,500 zilizothibitishwa zilizogunduliwa hadi sasa, ni 14 tu zinazojulikana kuzunguka jozi za nyota, idadi ambayo wanahisabati wanaiita "jangwa la kimondo". Tofauti hii kubwa imechochea uchunguzi wa kina katika mienendo inayotawala maisha ya sayari katika mazingira changamano ya mvuto.

Utafiti huo wa upainia, wenye jina "Kukamata katika Mvutano wa Apsidal na Kutoweka kwa Sayari Kuzunguka Nyota Mbili Zinazozunguka kwa Kasi", uliongozwa na Mohammad Farhat, mtafiti wa baada ya udaktari wa Miller katika Chuo Kikuu cha California, Berkeley, kwa ushirikiano na Jihad Touma, profesa wa fizikia katika Chuo Kikuu cha Amerika cha Beirut. Matokeo yao, yaliyochapishwa katika jarida lenye heshima la *The Astrophysical Journal Letters*, huchunguza kwa undani mbinu changamano zinazoongoza kwa uharibifu na kutoweka kwa mwisho kwa sayari kutoka kwa mifumo ya nyota mbili, hasa zile zilizo katika obiti za karibu.

Sehemu kubwa ya ujuzi wetu wa sasa kuhusu sayari za nje unatoka kwa darubini za anga kama Kepler na TESS, ambazo kimsingi hutumia njia ya kupita. Njia hii hugundua sayari kwa kutazama kupungua kidogo kwa mwangaza wa nyota wakati sayari inapopita mbele yake. Wakati Kepler iliorodhesha takriban nyota mbili za kufunika (eclipsing binary stars), idadi ya sayari zilizothibitishwa zinazozunguka mifumo hii ilikuwa chini sana kuliko ilivyotarajiwa. Kulingana na mzunguko wa sayari kubwa zilizopatikana karibu na nyota zinazofanana na Jua (takriban 10%), wanajimu walitabiri mamia ya sayari karibu na jozi za nyota. Badala yake, ni wagombea 47 tu walioainishwa, na ni 14 tu walithibitishwa kama sayari zinazozunguka pande zote (circumbinary planets).

Farhat alisisitiza ukweli mgumu: "Una uhaba wa sayari zinazozunguka pande zote kwa ujumla, na una jangwa kamili karibu na nyota mbili zenye vipindi vya obiti vya siku saba au chini yake." Alisisitiza kuwa mifumo migumu ya nyota mbili, mara nyingi huonekana kama nyota mbili zinazofunika, ndizo hasa ambazo sayari zinatarajiwa zaidi, hata hivyo hazipo kwa kushangaza.

Mfumo wa kinadharia uliotengenezwa na Farhat na Touma unajengwa juu ya kazi za awali zilizochunguza mienendo ya mifumo ya sayari. Profesa Touma alianza kuchunguza ushawishi wa mvuto wa mashimo meusi mawili na nyota mbili kwenye obiti za sayari zaidi ya miaka kumi iliyopita. Uchambuzi wake wa baadaye wa hesabu ya sayari za nje ulimwongoza kutoa nadharia kwamba dansi ya mvuto kati ya nyota zinazoshiriki obiti, hasa zinapozunguka karibu, inaweza kuwa sababu ya sayari "zilizokosekana" karibu na nyota mbili za karibu.

Msingi wa maelezo yao ni Nadharia ya Uhusiano Mkuu (GR) ya Einstein, iliyopendekezwa kwa mara ya kwanza mwaka 1915. GR hubadilisha uelewa wetu wa mvuto, ikielezea kama si nguvu, bali kama upotoshaji wa nafasi-wakati unaosababishwa na umati na nishati. Nadharia hii imefanikiwa kueleza mambo mbalimbali ya ajabu ya angani, kama vile usawa wa obiti ya Mercury, jambo ambalo fizikia ya kawaida ya Newton haiwezi kueleza kikamilifu. Kanuni za GR zinatumika kwa ujumla, ikiwa ni pamoja na mwingiliano changamano wa mvuto ndani ya mifumo ya nyota mbili.

Katika mifumo mingi ya nyota mbili, nyota mbili za umati unaolinganishwa huzunguka kila mmoja kwa njia ya duaradufu. Wanajimu wanatoa nadharia kwamba mifumo hii mara nyingi huundwa na nyota zilizo mbali sana mwanzoni, lakini mwingiliano wa mvuto na gesi na vumbi vilivyopo wakati wa kuundwa kwao vinaweza kuwalazimisha kukaribiana hatua kwa hatua kwa mabilioni ya miaka. Mchakato huu husababisha nguvu za mawimbi ambazo huongeza zaidi obiti zao na kuwaleta karibu.

Nyota hizi zinapokaribiana, athari zinazotabiriwa na Uhusiano Mkuu huongezeka zaidi. Utafiti unaonyesha kuwa nyota mbili za karibu zinaweza kuingia katika hali inayojulikana kama "usawa wa apsidal" (apsidal resonance). Hii hutokea wakati kasi ambayo obiti duaradufu za nyota hubadilika (zinateleza) inalingana na kipindi chao cha obiti. Katika hali kama hiyo, mabadiliko ya mvuto yanayopatikana na sayari yoyote iliyo karibu huongezeka sana. Kwa sayari zinazozunguka karibu sana na nyota mbili, hasa zile zilizo na vipindi vifupi vya obiti (chini ya siku saba), usawa huu husababisha kutokuwa na utulivu mkubwa wa obiti.

Matokeo kwa sayari hizi zinazozunguka pande zote ni makubwa. Obiti zao huwa mbaya sana hivi kwamba haziwezekani kubaki imara kwa muda mrefu. Utafiti unapendekeza kuwa sayari zilizo katika obiti zisizo imara kama hizo ama hutupwa kwa nguvu kutoka kwenye mfumo, au hupelekwa kwenye moja ya nyota mwenyeji ili kumezwa, au kuraruka na nguvu kubwa za mawimbi. Mchakato huu wa nguvu hufanya kazi kama utaratibu wa "kutokomeza" sayari, ukielezea kwa nini "jangwa" la angani lililoonekana karibu na nyota mbili za karibu ni kubwa sana na kwa nini ulimwengu unaofanana na Tatooine, ikiwa zipo katika usanidi kama huo, zitapata shida kudumu.

Utafiti huu sio tu unatoa maelezo ya kuridhisha kwa uhaba wa sayari zinazozunguka pande zote, bali pia unazidisha uelewa wetu wa ukuaji wa mifumo ya nyota na ushawishi mkubwa wa athari za uhusiano mkuu kwenye mechanics ya angani. Inasisitiza nguvu ya fizikia ya kinadharia katika kutatua siri za ulimwengu.

Shirika la Habari la Ekhbary