چرا اورانوس به پهلو می‌چرخد؟ راز انحراف محوری شدید سیاره هفتم منظومه شمسی

هرشل در جریان مشاهدات اولیه‌اش متوجه مسیرهای عجیب حرکت قمرهای اورانوس شد؛ موضوعی که از نخستین نشانه‌های جهت‌گیری نامتعارف این سیاره بود. بااین‌حال، نخستین تلاش‌های جدی برای اندازه‌گیری چرخش این غول یخی تا اوایل قرن بیستم انجام نشد و تأیید نهایی وضعیت چرخشی غیرمعمول و متمایل آن نیز به دنبال همین بررسی‌ها صورت گرفت.

درحالی‌که محور چرخش زمین حدود ۲۳٫۵ درجه انحراف دارد، این زاویه در اورانوس به عدد چشمگیر تقریباً ۹۸ درجه می‌رسد و پیامدهای غیرمنتظره‌ای به دنبال دارد. برای مثال، طبق اعلام ناسا، اورانوس برای تکمیل یک دور گردش به دور خورشید به حدود ۸۴ سال زمینی نیاز دارد؛ بنابراین، هر قطب این سیاره نزدیک به یک‌چهارم سال اورانوسی را در معرض تابش مستقیم خورشید می‌گذراند، درحالی‌که قطب مقابل زمستانی ۲۱ ساله را تجربه می‌کند و در سرمای طولانی‌مدت فرو می‌رود.

تغییرات فصلی اورانوس از جنبه‌ای دیگر نیز با زمین تفاوت دارد: هنگام اعتدالین، نور خورشید تقریباً به‌طور مستقیم به ناحیه استوایی این سیاره می‌تابد.

هرچند پیامدهای فصلی چرخش نامتعارف اورانوس به‌خوبی شناخته شده‌اند، علت اصلی قرارگرفتن اورانوس در چنین وضعیتی همچنان موضوع بحث میان اخترشناسان است.

یکی از توضیح‌های رایج این است که اورانوس در مراحل ابتدایی و پرآشوب تاریخ منظومه شمسی با جرمی بزرگ در ابعاد سیاره برخورد کرد. در مقابل، نظریه‌های دیگر می‌گویند لزوماً نیازی به برخورد منفرد نبوده و برهم‌کنش‌های گرانشی باستانی میان سیاره‌های غول‌پیکر ممکن است به‌تدریج جهت‌گیری اورانوس را تغییر داده باشند.

در سال ۲۰۲۲، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی ملاین ساین‌فست، اخترشناس رصدخانه پاریس، بار دیگر این فرضیه را بررسی کردند که اورانوس ممکن است در گذشته‌های دور، تحت تأثیر وجود جرمی بزرگ، به‌تدریج کج شده باشد. بااین‌حال، ساین‌فست و همکارانش براساس شبیه‌سازی‌های خود پیشنهاد کردند که به‌جای جرمی در ابعاد سیاره، قمری باستانی و به‌اندازه کافی بزرگ می‌توانسته از طریق برهم‌کنش‌های گرانشی، انحراف محوری اورانوس را افزایش دهد و سرانجام با خود سیاره برخورد کند.

ساین‌فست درباره‌ی فرضیه خود می‌گوید: «مهاجرت یک قمر، بسامد حرکت تقدیمی محور چرخش سیاره را تغییر می‌دهد. با افزایش یا کاهش این بسامد، در مقطعی مقدار آن با بسامد حرکت تقدیمی صفحه مداری سیاره یا یکی از مضرب‌های آن برابر می‌شود. این وضعیت نوعی تشدید میان دو بسامد ایجاد می‌کند.»

ساین‌فست افزود: «وقتی این دو بسامد در چنین تشدیدی قفل شوند، برابر باقی می‌مانند و هرچه قمر بیشتر از سیاره دور شود، انحراف محوری سیاره نیز افزایش می‌یابد.»