قمر چوپان چیست؟

در منظومه شمسی اجرامی به نام قمر چوپان (Shepherd Moon) وجود دارند که به آن‌ها قمر ناظر یا قمر گله‌بان نیز می‌گویند. همه ما بارها از نظم حرکت سیاره‌ها شنیده‌ایم، اما شاید جالب باشد که بدانید نظم سیاره‌ها بی دلیل رخ نداده است و این نظم ناشی از برآیند نیروهای گرانشی میان آن‌ها طی میلیاردها سال است.

برآیند نیروی گرانشی سیاره‌ها منجر به ایجاد مناطقی در منظومه شمسی می‌شود که هیچ سیاره، قمر و یا سیارکی اجازه قرارگیری در آن‌ها را ندارد و در صورت ورود به آن مناطق در اثر نیروهای گرانشی سیاره‌های اطراف، به بیرون یا درون پرتاب می‌شود. اگر مایلید در این باره بیشتر بدانید این مطالب را مطالعه کنید: رزونانس مداری و شکاف کرک وود.

همین موضوع در مقیاس کوچک‌تر و در سامانه حلقه سیاره‌ها نیز برقرار است. در سامانه حلقه سیاره‌ها قمرهایی وجود دارند که طی میلیون‌ها سال و به دلیل موقعیت مداری خاصشان وظیفه نظم‌دهی به ساختار حلقه را برعهده گرفته‌اند.

در همین رابطه بخوانید: قمر چیست؟

این قمرها مثل یک چوپان که گله گوسفندان سرگردان را هدایت می‌کند، ذره‌های کوچک و خرده‌سنگ‌هایی را که در حلقه سیاره‌هایی مثل زحل و اورانوس قرار دارند، هدایت کرده و نظم و ساختار حلقه را ثابت نگه می‌دارند.

قمرهای چوپان چگونه کار می‌کنند؟

تفاوت قمر چوپان با دیگر قمرها در تاثیرات گرانشی آن‌ها بوده که ناشی از موقعیت خاص قرارگیریشان است. این قمرها به کمک نیروی جاذبه اندک خود خرده‌سنگ‌های نزدیک به خودشان را جذب و در اثر رزونانس یا تشدید مداری (Orbital Resonance) آن‌ها را به نواحی درونی یا بیرونی‌تر پرتاب می‌کنند.

اثر نظم‌دهی قمر چوپان به وضوح در برخی از حلقه‌های زحل مثل حلقه F قابل مشاهده است. در ویدئوهایی که توسط کاوشگر کاسینی (Cassini) از این حلقه و دو قمر چوپان آن به نام‌های پاندورا (Pandora) و پرومتئوس (Prometheus) گرفته شده به زیبایی مشاهده می‌کنیم که اثر نیروی گرانش این دو قمر مثل یک موج خرده‌سنگ‌ها را هدایت و نظم حلقه را حفظ می‌کند.

در همین رابطه بخوانید: در قمر مشتری حیات وجود دارد؟

کشف قمر چوپان

نخستین ایده برای وجود قمرهای چوپان به سیاره اورانوس برمی‌گردد. در سال ۱۹۷۹ نظم زیبا و لبه‌های تیز حلقه‌های اورانوس پرسش‌های زیادی را مطرح کرد؛ اینکه چگونه گاز و خرده‌سنگ‌ها در اطراف یک سیاره می‌توانند تا این اندازه منظم و دقیق حلقه‌ها را ایجاد کنند!

تا اینکه دو دانشمند ایده وجود این قمرها را به صورت تئوری مطرح کردند و در همان سال دو قمر چوپان توسط کاوشگر ویجر-۱ (Voyager-1) کشف شد.

قمرهای چوپان در سیاره‌های دیگر

سیاره مشتری

سیاره مشتری دارای سامانه بسیار نازک و کم‌فروغی از حلقه‌هاست؛ به نحوی که حلقه‌های آن توسط تلسکوپ‌های زمینی اصلا قابل مشاهده نیستند. سیاره مشتری دارای یک حلقه اصلی است که توسط دو قمر چوپان به نام‌های متیس (Metis) و آدراستیا (Adrastea) کنترل می‌شود.

در همین رابطه بخوانید: صدای بزرگترین قمر مشتری را بشنوید+فیلم

سیاره زحل

حتما تاکنون تصاویر این سیاره را که به حلقه‌های زیبایش معروف است، بارها و بارها دیده‌اید. پیشنهاد می‌کنیم مجددا نگاهی به حلقه‌های زیبای این سیاره بیندازید و این بار به شکاف‌ها و فاصله‌هایی که بینشان وجود دارد دقت کنید. چند حلقه را می‌توانید تشخیص دهید؟ چند شکاف را مشاهده می‌کنید؟ حال وقت آن است که از خود بپرسیم، این شکاف‌ها و این فواصل بین حلقه‌ها چگونه ایجاد شده‌اند؟

سیاره زحل دارای چندین قمر چوپان بوده که هر یک وظیفه ساماندهی به بخشی از حلقه‌ها را بر عهده دارند؛ قمر پرومتئوس و پاندورا در اطراف حلقه F، قمر دافنیس (Daphnis) که شکاف کیلر (Keeler) را ایجاد کرده و قمر پان (Pan) که مسبب ایجاد شکاف انکه (Encke) شده است و نیز قمر ژانوس (Janus) و اپیمتئوس (Epimetheus) که حلقه A را در برگرفته‌اند.

سیاره اورانوس

سیاره اورانوس هم دارای چندین حلقه تیز و لبه‌دار بوده که یکی از آن حلقه‌ها به نام حلقه ε توسط دو قمر به نام‌های کوردلیا (Cordelia) و اوفلیا (Ophelia) احاطه شده است.

سیاره نپتون

سیاره نپتون دارای ضعیف‌ترین حلقه‌های منظومه شمسی است و حلقه‌های آن در مقایسه با دیگر سیاره‌ها به مراتب کمتر مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما در بررسی‌های اولیه احتمالا قمر گالاتئا (Galatea) اثرات گرانشی را روی حلقه آدامز (Adams) ایجاد می‌کند که البته هنوز این ایده به دلیل نبود مشاهده‌ها به تایید قطعی نرسیده است. دقت کنید که حلقه‌های نپتون از زمین قابل رصد نیستند و تنها کاوشگرهایی که به نواحی بیرونی منظومه شمسی سفر کرده باشند، قادرند تصاویری از حلقه‌های این سیاره را برای ما ارسال کنند.

در نتیجه دانشمندان معتقدند به جز منظومه شمسی در سامانه‌های دیگر نیز مثل سامانه مربوط به آلفا قنطورس (Alpha Centauri) به طور فراوان از سامانه‌های قمر چوپانی وجود دارد.