تصور کنید بایگانی غبارگرفتهای را باز میکنید و عکسی از فردی مییابید که هرگز نمیدانستید وجود داشته است. حالوهوای کشف اعلامشده برای بتا پیکتوریس دی نیز همینگونه است، سیارهای چنان کمنور که بیش از یک دهه از نگاه اخترشناسان پنهان مانده بود.
پژوهشگران نخستین بار هنگام بازبینی مشاهدات مربوط به همزاد بسیار درخشانتر آن، بتا پیکتوریس بی، نشانههایی از بتا پیکتوریس دی را دیدند. این تیم، به سرپرستی اخترشناسانی وابسته به رصدخانه جنوبی اروپا و دانشگاه ادینبرو، تصاویر تازه تلسکوپ بسیار بزرگ را با دادههای آرشیوی تلسکوپ فضایی جیمز وب ترکیب کرد تا سیارهای را آشکار کند که درست مقابل چشمها پنهان شده بود.
ستاره بتا پیکتوریس.
سیارهای کمنور که با پشتکار پیدا شد، نه با شانس
بن ساتلیف، از سرپرستان این مطالعه، میگوید: «این یک کشف اتفاقی بود.» این عبارت درست است، اما تلاش دقیق و کارآگاهانه پشت این یافته را کمتر از واقع نشان میدهد. اخترشناسان کورکورانه جستوجو نمیکردند. آنها در حال بررسی تغییرات بسیار ظریف بتا پیکتوریس بی در گذر زمان بودند که سیگنال ضعیفتر یک جرم تازه از دل تابش خیرهکننده ستاره بیرون آمد.
بتا پیکتوریس تنها ۶۴ سال نوری از زمین فاصله دارد و در صورت فلکی نقاش قرار گرفته است. این ستاره از نظر معیارهای ستارهای جوان است، حدود ۲۳ میلیون سال سن دارد، جرم آن نزدیک به دو برابر جرم خورشید، شعاع آن حدود ۵۰ درصد بزرگتر و روشنایی آن نزدیک به ۹ برابر بیشتر است. جوانی آن کاملا پیداست. قرصی گسترده از بقایا پیرامون ستاره را فرا گرفته است، ناحیهای آشفته از غبار و برخوردها که در آن سیارات جوان و سیارکوارهها هنوز با یکدیگر برهمکنش دارند.
پیش از این چند سیاره در این سامانه شناخته شده بودند: بتا پیکتوریس بی و سی، هر دو غولهای گازی سنگین با جرمی حدود ده برابر مشتری و دمایی بسیار بالا. بتا پیکتوریس دی متفاوت است. این سیاره با جرمی حدود ۲.۴ برابر مشتری و دمای موثر نزدیک به ۳۳۰ درجه سلسیوس، سردتر و بسیار کمنورتر از همزادهای خود است. مدار آن در فاصلهای دورتر از ستاره قرار دارد، جداییای قابل مقایسه با فاصله نپتون از خورشید، و همین موضوع یکی از دلایل دشواری تشخیص آن بود.
بیش از یک دهه مشاهدات که سیاره بتا پیکتوریس دی را آشکار کردهاند.
چالشهای فنی و آنچه آشکارسازی را ممکن کرد
تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی دشوار است، زیرا ستارهها میلیونها یا حتی میلیاردها برابر از سیارات خود درخشانترند. بتا پیکتوریس دی حدود ۱۰۰ برابر کمنورتر از بتا پیکتوریس بی است و همین ویژگی آن را به کمنورترین سیاره فراخورشیدی تبدیل میکند که تاکنون از روی زمین بهطور مستقیم تصویربرداری شده است. اخترشناسان برای شناسایی چنین سیگنال ضعیفی، مشاهدات فراوانی را که طی سالها گردآوری شده بود در کنار هم قرار دادند و از پیشرفتهای پردازش تصویر و حساسیت فروسرخ بهره گرفتند.
جین بیرکبی، نویسنده همکار مقاله و استاد اخترفیزیک در دانشگاه آکسفورد، موضوع را ساده بیان کرد: «به نظر میرسد سیاره دی بیش از یک دهه با ما قایمباشک بازی کرده و تازه حالا میتوانیم بگوییم: پیدایت کردیم!» این کشف نشان میدهد که مشاهدات تکرارشونده و باکیفیت چگونه میتوانند اجرامی را آشکار کنند که در مطالعات تکدورهای پنهان میمانند.
مجموعه دادههای ترکیبی تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا و آرشیوهای تلسکوپ فضایی جیمز وب به تیم امکان داد تایید کند که این منبع نقطهای کمنور، به جای یک ستاره پسزمینه، مانند سیارهای وابسته به ستاره حرکت میکند. نکته مهم این بود که فاصله مداری سیاره آن را در ناحیهای قرار میداد که دیدهشدن آن ناپیوسته و متغیر انتظار میرود: گاهی آنقدر به ستاره نزدیک است که تفکیک دقیق آن دشوار میشود، گاهی آنقدر دور میشود که قابل مشاهده است و اغلب نیز در میان غبار و ساختارهای قرص پنهان میماند.
تصویربرداری مستقیم فروسرخ تاکنون دهها سیاره جوان و پرجرم را آشکار کرده است، برخی از آنها دماهایی بالاتر از ۳۰۰۰ درجه فارنهایت دارند. آن دنیاها در مقایسه با بتا پیکتوریس دی، فانوسهایی سوزان و درخشان به شمار میآیند. شناسایی سیارات سردتر و کمجرمتری مانند این نمونه، توان تلسکوپهای کنونی و روشهای تحلیلی موجود را تا مرزهای تازهای گسترش میدهد.
چرا سامانههای چندسیارهای اهمیت دارند
سامانههایی که میزبان چند سیاره با تصویربرداری مستقیم هستند، برای اخترشناسان بسیار ارزشمندند. آنها مانند آزمایشگاههای مقایسهای عمل میکنند. وقتی سیارات در یک قرص مشترک شکل میگیرند، تفاوتهای آنها در جرم، دما، ترکیب و مدار نشان میدهد فرایندهای شکلگیری و مهاجرت سیارهای در یک محیط واحد چگونه عمل میکنند.
ساتلیف گفت: «سامانههایی با چند سیاره فراخورشیدی که بهطور مستقیم تصویربرداری شدهاند، از ارزشمندترین کشفیات به شمار میآیند، زیرا میتوانند چیزهای زیادی درباره تفاوت سیارات فراخورشیدی در یک محیط شکلگیری یکسان به ما بیاموزند.» بث بیلر، پژوهشگر دیگری در این پروژه، پیشنهاد کرد که احتمالا سیارات کمجرم بیشتری در این سامانهها پنهان هستند و ابزارهای آینده بسیاری از آنها را آشکار خواهند کرد.
رصدخانههای برنامهریزیشده، بهویژه تلسکوپ بسیار بزرگ آینده، جهشی چشمگیر در حساسیت و قدرت تفکیک فراهم خواهند کرد. انتظار میرود این تلسکوپ سیاراتی را بیابد که امکانات کنونی قادر به شناسایی آنها نیستند و جمعیتی غنیتر و متنوعتر از دنیاهای جوان و کمجرم را آشکار کند.
دیدگاه کارشناس
دکتر النا مورنو، دانشمند رصدی سیارات فراخورشیدی که در این مطالعه مشارکت نداشته است، میگوید: «یافتن بتا پیکتوریس دی نمایشی از صبر و دقت است. این کشف نشان میدهد دادههای آرشیوی میتوانند به اندازه مشاهدات تازه ارزشمند باشند و چرا پایش پیوسته ستارههای جوان و نزدیک ضروری است. هر سیاره اضافی که با اطمینان شناسایی میکنیم، مدلهای شکلگیری و مهاجرت سیارهها را دقیقتر میکند.»
این آشکارسازی همچنین ارزش همکاری میان رصدخانهها و ابزارهای مختلف را برجسته میکند. ترکیب پایش بلندمدت زمینی با آرشیوهای تلسکوپهای فضایی، فضای کشف را گستردهتر میسازد. با پیشرفت ابزارها و بهبود الگوریتمها، بخش کمنور جمعیت سیارهای بهتدریج واضحتر دیده خواهد شد.
نتیجهگیری
بتا پیکتوریس دی چیزی فراتر از یک نام در فهرستهاست. این سیاره نشانهای است از اینکه فهرست سامانههای سیارهای نزدیک خورشید ما هنوز کامل نیست، بهویژه در جرمهای کمتر و دماهای پایینتر. این یافته یادآوری میکند که کشفها زمانی رخ میدهند که رصدگران اهداف شناختهشده را با ابزارهای تازه و پرسشهای نو دوباره بررسی کنند. در سالهای پیش رو، رصدخانههای زمینی و فضایی احتمالا شمار بیشتری از این جهانهای پنهان را به همسایگانی شناختهشده تبدیل خواهند کرد و درک ما را از چگونگی شکلگیری و تکامل سامانههای سیارهای ژرفتر میسازند.
Discussion
Leave a Comment