اولین تصویر مستقیم از یک سیارۀ فراخورشیدی نزدیک

ایران اکازیون:بیشتر سیارات فراخورشیدی که تا به امروز کشف کرده‌ایم هرگز به طور مستقیم دیده نشده‌اند. ما حضور آنها را با استفاده از روش‌های غیرمستقیم مثل تأثیری که بر ستارۀ میزبانشان دارند، تأیید می‌کنیم. اما اکنون اخترشناسان تصاویری از یک سیاره‌ فراخورشیدی را کشف کرده‌اند.

به گزارش بیگ بنگ، این فقط یک نقش برجسته از مهارت‌ و فناوری نیست، بلکه ترکیبی از روش‌ها و مجموعه‌ای از ابزارات عالی برای شناسایی یک سیاره دوردست است. اخترشناسان برای اولین‌بار توانستند روشنایی و جرم یک سیاره فراخورشیدی را اندازه‌گیری کنند.

 این سیارۀ فراخورشیدی تازه کشف شده، بتا پیکتوریس سی(β Pic c)، یک غول گازی است که به دور ستارۀ “بتا پیکتوریس” می‌چرخد. این ستارۀ بسیار جوان و درخشان حدود ۲۳ میلیون سال قدمت دارد و فقط ۶۳ سال نوری از زمین فاصله دارد. به همین دلیل، هنوز با بقایای گرد و غبار احاطه شده و سیارات فراخورشیدی‌اش – که تاکنون دو مورد را شناسایی کرده‌ایم – فقط نوزادانی هستند که حدود ۱۸.۵ میلیون سال قدمت دارند.

“بتا پیکتوریس سی” دومین سیارۀ این منظومه است و با استفاده از روش “سرعت شعاعی” کشف شده است. ستارگان در حالی که سیارات به دور آنها می‌چرخند ساکن نمی‌مانند.  هر دو جسم یک نیروی کشش گرانشی به یکدیگر وارد می‌کنند و مدار در اطراف یک مرکز ثقل متقابل قرار دارد.

بنابراین، اگر به یک ستاره نگاه کنید و ببینید که کمی درجا می‌لرزد – نور آن به طول موج قرمزتر کشیده می‌شود یا با دور شدن از آن به رنگ قرمز دیده می‌شود، همینطور با نزدیک شدن به طول موج آبی‌تر و کوتاه می‌شود، یعنی توسط یک سیاره فراخورشیدی تحت کشیدگی قرار می‌گیرد. هرچه سیاره فراخورشیدی بزرگتر باشد، نیروی کشش گرانشی آن بر روی ستاره بیشتر می‌شود.

سیارۀ بتا پیکتوریس بی(β Pic b) یک غول گازی تا ۱۳ برابر جرم مشتری در سال ۲۰۰۸ از طریق تصویربرداری مستقیم کشف شد. بنابراین انتظار می‌رفت که ستاره تکان بخورد. اما، هنگام مطالعۀ داده‌های مشاهده‌ای که طی ۱۶ سال قبل بدست آمده بود، تکان و لرزشی که “آن ماری لاگرانژ” اخترشناس رصدخانه گرنوبل در فرانسه و همکارانش کشف کردند با “بتا پیکتوریس بی” مغایرت داشت. در عوض، به نظر می‌رسید این یک سیاره فراخورشیدی دوم باشد که قبلاً کشف نشده بود.

 آنها سال گذشته از سیاره فراخورشیدی جدید خود – بتا پیکتوریس سی- رونمایی کردند. محققان به دنبال سیاره‌ای با مجموعه‌ای خوب از داده‌های سرعت شعاعی بودند و از آنجا که خواهر یا برادر “بتا پیکتوریس سی” قبلاً مستقیماً تصویربرداری شده بود، به نظر می‌رسید پیشنهاد خوبی باشد.

تعداد بسیار کمی از سیارات فراخورشیدی می‌توانند به طور مستقیم با فناوری فعلی ما تصویربرداری شوند. آنها باید به اندازۀ کافی از ستارۀ خود فاصله داشته باشند. در غیر این صورت از دید ناپدید می‌شوند. قابل‌اطمینان‌ترین روش‌های تشخیص سیاره فراخورشیدی برای ستاره‌های بسیار نزدیک به بهترین شکل کار می‌کنند. اگر سیاره فراخورشیدی کاملاً جوان باشد، بسیار مفید است زیرا این سیارات هنوز به اندازه‌ی کافی گرم هستند که تابش گرمایی از خود ساطع کنند.

همانطور که مشخص شد، “بتا پیکتوریس سی” عالی بود. سال‌ها داده‌های مربوط به تکان و لرزش نمایه‌ای عالی از حرکت سیاره فراخورشیدی جمع‌آوری شد. از داده‌های سرعت شعاعی برای محاسبه‌ی جرم و مدار سیاره خارج استفاده شد. این سیاره تقریباً ۸.۲ برابر جرم مشتری دارد و با ۲.۷ واحد نجومی با یک دورۀ مداری ۳.۴ سال به دور ستاره می‌چرخد. تا اینجا، خیلی عادی است.

اما تصاویر مستقیم تعجب‌آور بود – “بتا پیکتوریس سی” به طرز حیرت‌انگیزی کم نور است، یعنی شش برابر کم‌نورتر از خواهر و برادرش، اگرچه این دو سیاره فراخورشیدی از لحاظ اندازه مشابه هستند که نشان می‌دهد بسیار خنک‌تر باشد. روشنایی “بتا پیکتوریس سی” نشان می‌دهد که دمای آن در حدود ۱۲۵۰ کلوین است، در حالی که برای “بتا پیکتوریس بی” ۱۷۲۴ کلوین است.

این می‌تواند نشانه‌ای از چگونگی شکل‌گیری سیاره فراخورشیدی باشد: در مدل‌ها، دمای سیاره فراخورشیدی کودک به روش تشکیل آن مربوط می‌شود. در مدل شکل‌گیری بی‌ثباتی دیسک، بخشی از دیسک پیش سیاره‌ای گرد و غبار و گاز در حال چرخش در اطراف ستاره‌ی تازه متولد شده مستقیماً در یک غول گاز فرو می‌ریزد. در این مدل، سیاره فراخورشیدی فاقد یک هسته‌ی جامد است و گرمتر و روشن‌تر می‌شود.

 در مدل برافزایش هسته، قطعات سنگ موجود در دیسک پیش‌سیاره‌ای ابتدا از طریق نیروهای الکترواستاتیک، سپس از طریق نیروی گرانش به هم می‌چسبند و جسمی بزرگتر و یک سیاره ایجاد می‌کنند. سیاره فراخورشیدی حاصل، از یک هسته‌ی جامد تشکیل شده که کم‌کم خنک‌تر و کم‌نورتر می‌شود.

 از آنجا که “بتا پیکتوریس سی” کوچکتر و کم‌نورتر از حد انتظار است و از آنجا که مدل بی‌ثباتی دیسک به سیاره فراخورشیدی نیاز دارد تا نسبت به “بتا پیکتوریس سی” بسیار دورتر از ستارۀ میزبان خود تشکیل شود، تیم معتقد است که این سیاره فراخورشیدی از طریق تجمع هسته تشکیل شده است.

 این یک نتیجه‌ی جذاب است، اما هنوز باید کارهایی انجام شود. ما تخمین قابل‌قبولی از جرم برای “بتا پیکتوریس بی” نداریم – ممکن است بین ۹ تا ۱۳ برابر جرم مشتری باشد. این ستاره در فاصله‌ای بیشتر از “بتا پیکتوریس سی” به دور ستاره می‌چرخد، این بدان معناست که داده‌های مربوط به لرزش کافی برای استنباط جرم آن نداریم. اندازه‌گیری نحو‌ه‌ی تشکیل آن دشوارتر است تا زمانی که بتوانیم این مورد را حل کنیم.

 و کارهای بیشتری باید بر روی “بتا پیکتوریس سی” انجام شود. گام بعدی ثبت طیف‌های دقیق نوری است که توسط سیاره فراخورشیدی ساطع می‌شود. از این رو، دانشمندان می‌توانند ترکیب اتمسفر این سیاره – یک روش کلیدی در جستجوی نشانه‌های حیات در جای دیگر کهکشان – را آزمایش کنند. این تحقیق در دو مقاله نجوم و اخترفیزیک منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com