کشف ۶ سیاره فراخورشیدی در اطراف یک ستاره بد رفتار!

ستاره‌شناسان یک منظومه نادر را متشکل از شش سیاره جوان و سیاره هفتم احتمالی کشف کرده‌اند که در اطراف یک ستاره نوزاد بدرفتار می‌چرخند.

به نقل از اسپیس، این منظومه نه تنها می‌تواند اطلاعات بسیار ضروری را در مورد چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیاره‌ها در اطراف یک ستاره نوزاد ارائه دهد، بلکه شباهت آن به منظومه شمسی می‌تواند تصویری را از شکلی که محله کیهانی ما احتمالا در حدود چهار میلیارد سال پیش داشته است، در اختیار ستاره‌شناسان قرار دهد.

۶ یا احتمالا هفت سیاره فراخورشیدی به دور یک ستاره کوتوله به نام «TOI-۱۱۳۶» می‌چرخند که در فاصله ۲۷۰ سال نوری از زمین قرار دارد. تعداد زیاد سیاره‌های فراخورشیدی در این منظومه، دانشمندان را برانگیخت تا بررسی عمیق‌تری روی آن داشته باشند.

«تارا فترولف» (Tara Fetherolf) استاد مدعو اخترفیزیک «دانشگاه کالیفرنیا» (University of California) و از پژوهشگران این پروژه گفت: از آنجا که تعداد کمی از منظومه‌های ستاره‌ای به اندازه این منظومه سیاره دارند، اندازه آن به منظومه شمسی نزدیک می‌شود. این منظومه هم آن قدر به منظومه شمسی شبیه است و هم به قدری با آن تفاوت دارد که می‌تواند نکات بسیاری را به ستاره‌شناسان ارائه دهد.

دانشمندان ابتدا منظومه سیاره‌ای را با استفاده از «ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران» یا «تس» (TESS) ناسا در سال ۲۰۱۹ مورد بررسی قرار دادند. فترولف و همکارانش، این پژوهش اولیه را با مشاهدات تلسکوپ‌های متعدد دنبال کردند و توانستند جرم، شکل، مدار‌ها و حتی ویژگی‌های جوی سیاره‌ها را آشکار کنند.

سیاره‌های موجود در این منظومه که نام‌های تعیین‌شده آن‌ها بین «TOI-۱۱۳۶ b» تا «TOI-۱۱۳۶ g» است، به عنوان «سیاره‌های زیرنپتونی» طبقه‌بندی می‌شوند. کوچک‌ترین سیاره از ۶ سیاره تاییدشده دارای عرض دو برابر زمین است؛ در حالی که برخی از سیاره‌های خواهر و برادر آن تا چهار برابر بزرگ‌تر از سیاره ما هستند و اندازه آن‌ها تقریبا معادل غول‌های یخی منظومه شمسی، اورانوس و نپتون است.

همه سیاره‌های فراخورشیدی TOI-۱۱۳۶ به قدری به ستاره مادر خود نزدیک هستند که در کمتر از ۸۸ روز زمینی، یک مدار را کامل می‌کنند. این موضوع مهم است، زیرا دوره مداری عطارد که نزدیک‌ترین سیاره به خورشید محسوب می‌شود، ۸۸ روز است. این بدان معناست که همه این سیاره‌ها ممکن است به ستاره خود نزدیک‌تر از آن سیاره کوچک به ستاره ما باشند.

«رائه هولکامب» (Rae Holcomb) دانشجوی مقطع دکتری فیزیک دانشگاه کالیفرنیا و از پژوهشگران این پروژه گفت: آن‌ها برای ما سیاره‌های عجیبی هستند، زیرا ما چیزی را دقیقا شبیه به آن‌ها در منظومه شمسی نداریم، اما هرچه بیشتر منظومه‌های سیاره‌ای را مطالعه می‌کنیم، به نظر می‌رسد که آن‌ها ممکن است رایج‌ترین نوع سیاره در کهکشان باشند.

چیزی که واقعا TOI-۱۱۳۶ را متمایز می‌کند، جوان بودن این سیاره و ستاره کوتوله مرکزی آن است. ستاره TOI-۱۱۳۶ تنها ۷۰۰ میلیون سال قدمت دارد و ممکن است باستانی به نظر برسد، اما در مقایسه با منظومه شمسی ۴.۵ میلیارد ساله و خورشید آن، یک کودک نوپا به نظر می‌رسد.

فترولف گفت: این امر به ما کمک می‌کند تا سیاره‌ها را بلافاصله پس از تشکیل شدن آن‌ها بررسی کنیم و در این میان، شکل‌گیری منظومه شمسی یک موضوع داغ است. هر زمان که ما یک منظومه چندسیاره‌ای را پیدا می‌کنیم، اطلاعات بیشتری به ما می‌دهد تا نظریه‌های خود را در مورد چگونگی پیدایش منظومه‌ها و چگونگی رسیدن منظومه شمسی به این جا پردازش کنیم.

درست مانند یک کودک نوپای بیش‌فعال، ردیابی کردن این ستاره‌های تازه‌متولدشده به دلیل بیش‌فعالی آن‌ها دشوار است. برای ستاره‌های نوپا، این بیش‌فعالی به شکل مغناطیس شدید، لکه‌های خورشیدی شایع‌تر و شدیدتر و شراره‌های خورشیدی ظاهر شده است.

تشعشعات منتشرشده توسط ستاره‌های نوپا نه تنها آن‌ها را برای مشاهده کردن چالش‌برانگیز می‌کنند، بلکه سیاره‌هایی را که به دور ستاره‌ها می‌چرخند، شکل می‌دهند و ویژگی‌های جوی آن‌ها را به تصویر می‌کشند.

«استفن کین» (Stephen Kane) استاد اخترفیزیک سیاره‌ای «دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید» (UCR) و سرپرست این گروه پژوهشی گفت: ستاره‌های جوان همیشه بد رفتار می‌کنند. آن‌ها درست مانند کودکان نوپا، بسیار فعال هستند. این ویژگی می‌تواند بررسی با دقت بالا را دشوار سازد. از سوی دیگر، این ویژگی به ما کمک خواهد کرد تا نه تنها یک‌به‌یک مقایسه کنیم که چگونه سیاره‌ها با گذشت زمان تغییر می‌کنند، بلکه کمک می‌کند تا بفهمیم که چگونه جو آن‌ها در فواصل متفاوت از ستاره تکامل یافته است و این شاید کلیدی‌ترین نکته باشد.

احتمال میزبانی حیات

همه سیاره‌های موجود در منظومه TOI-۱۱۳۶ نه تنها نسبتا هم‌سن محسوب می‌شوند، بلکه از نظر فاصله فیزیکی نیز به هم نزدیک هستند. این ویژگی به پژوهشگران فرصت داد تا چیزی را بررسی کنند که مطالعه کردن آن در یک منظومه سیاره‌ای دیگر آسان نیست.

کین گفت: ما معمولا زمانی که به دنبال سیاره‌ها هستیم، تأثیر سیاره‌ها را بر ستاره خودشان بررسی می‌کنیم. ما حرکت ستاره را می‌بینیم و این حرکت را به عنوان اثر گرانشی سیاره‌ها روی آن تفسیر می‌کنیم. همچنین، ما می‌توانیم سیاره‌ها را در حالی ببینیم که یکدیگر را می‌کِشند.

این نزدیکی به گروه امکان داد تا یک نیروی رزونانسی را در منظومه شناسایی کنند که نشان می‌دهد سیاره هفتم می‌تواند از نظر گرانشی بر ۶ سیاره تأییدشده تأثیر بگذارد.

پژوهشگران با استفاده از «تلسکوپ خودکار سیاره‌یاب» (APF Telescope) در «رصدخانه لیک» (Lick Observatory) واقع در کالیفرنیا و «طیف‌سنج اشل با وضوح بالا» (HIRES) در «رصدخانه کِک» (Keck Observatory) واقع در هاوایی توانستند تلوتلو خوردن ستاره کوتوله TOI-۱۱۳۶ را که هنگام کشش سیاره‌ها روی آن ایجاد شده است، تشخیص دهند.

ترکیب مشاهدات این حرکت با مدل‌های رایانه‌ای و داده‌های حاصل از سیاره‌هایی که از مقابل ستاره خود می‌گذرند، به پژوهشگران امکان داد تا جرم سیاره‌ها را با دقت بی‌سابقه‌ای تعیین کنند.

«کوری بیرد» (Corey Beard) دانشجوی مقطع دکتری فیزیک «دانشگاه کالیفرنیا، ارواین» (UC Irvine) و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: آزمون و خطا زمان زیادی برد، اما ما واقعا از نتایج خود پس از توسعه یکی از پیچیده‌ترین مدل‌های منظومه سیاره‌ای در میان سیارات فراخورشیدی که تا به امروز بررسی شده‌اند، خوشحال بودیم.

احتمال این که سیاره‌های این منظومه بتوانند از حیات پشتیبانی کنند، در بهترین حالت به دلیل نزدیکی آن‌ها به ستاره میزبان، اندک به نظر می‌رسد. این بدان معناست که تشعشعات شدید ستاره احتمالا جو این سیاره‌ها را از بین می‌برد و آب مایع را که یک عنصر حیاتی برای زندگی به شمار می‌رود، می‌جوشاند.

کین گفت: من متقاعد شده‌ام که منظومه ما در جهان بسیار غیرعادی است. یافتن منظومه‌هایی برخلاف منظومه خودمان، این موضوع را آشکار می‌کند که منظومه شمسی ما چگونه در داستان شکل‌گیری پیرامون ستاره‌های دیگر قرار می‌گیرد.

این گروه پژوهشی اکنون قصد دارند منظومه TOI-۱۱۳۶ را بیشتر مورد بررسی قرار دهند و امیدوارند که بتوانند سیاره هفتم را تایید کنند و به تعیین کردن ترکیبات جو سیاره‌ها بپردازند. شاید بتوان این نتیجه را با استفاده از «تلسکوپ فضایی جیمز وب» به دست آورد.

این پژوهش در «The Astronomical Journal» به چاپ رسید.