کشف احتمالی نخستین قمر فراخورشیدی در سامانه CD-35 2722

قمری را تصور کنید به اندازه مشتری که نه به دور یک سیاره، بلکه به گرد یک کوتوله قهوه‌ای می‌چرخد؛ کوتوله‌ای که خودش در مدار یک ستاره قرار دارد. عجیب است. زیباست. و کاملا متفاوت از هر چیزی که در همسایگی کیهانی خودمان می‌شناسیم.

گروهی از پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا، چنین جرمی را در سامانه جوان CD-35 2722 شناسایی کرده‌اند. در مرکز این سامانه، ستاره‌ای با جرمی حدود نصف جرم خورشید ما قرار دارد. در مدار آن، یک کوتوله قهوه‌ای با جرمی نزدیک به ۳۷ برابر جرم مشتری می‌چرخد. و در اطراف همان کوتوله قهوه‌ای، اخترشناسان همدمی را ردیابی کرده‌اند که دست‌کم به اندازه مشتری جرم دارد و مانند یک ماهواره سنگین‌وزن، میزبان خود را تحت کشش گرانشی قرار می‌دهد.

کوین هوی، نویسنده اصلی این پژوهش که در شیلی مستقر است و با دانشگاه دیه‌گو پورتالس و هسته هزاره سیاره‌های فراخورشیدی جوان و قمرهای آن‌ها همکاری دارد، ماه‌ها برای رمزگشایی از این سامانه وقت گذاشت. او این سامانه را در مقایسه با الگوهای آشنای منظومه شمسی، به‌طور غیرمعمولی پیچیده توصیف می‌کند. این گروه پس از تحلیل طیف‌های دقیق به‌دست‌آمده از CRIRES+، طیف‌نگار فروسرخ پرتفکیک نصب‌شده روی تلسکوپ بسیار بزرگ، یافته‌های خود را در نشریه نیچر منتشر کرد.

برداشت هنری از سامانه CD-35 2722. 

این کشف بر پایه یک نوسان بسیار ظریف انجام شد. پژوهشگران با استفاده از روش سرعت شعاعی، جابه‌جایی‌های بسیار کوچکی را در حرکت کوتوله قهوه‌ای اندازه‌گیری کردند که از وجود همدمی نادیده حکایت دارد؛ جرمی که با کشش گرانشی خود بر آن اثر می‌گذارد. همین نوسان‌ها همان ترفندی هستند که برای کشف نخستین سیاره‌های فراخورشیدی در اطراف ستارگان خورشیدمانند به کار رفت، اما در اینجا دینامیک سامانه آشفته‌تر و بازیگران آن سنگین‌ترند.

دشواری نام‌گذاری نیز بخشی از داستان است. جرم تازه‌یافته از نظر جرم، به اندازه‌ای سنگین است که می‌تواند در رده سیاره‌ها قرار بگیرد، با این حال مستقیما به دور یک ستاره نمی‌چرخد. برای بازتاب دادن همین هویت مبهم، گروه پژوهشی از اصطلاح قمر فراخورشیدی استفاده می‌کند. آن را قمر بنامیم، نامزد ماه فراخورشیدی بدانیم یا همدم زیرسیاره‌ای، این سامانه به‌سادگی در دسته‌بندی‌های مرتب و کلاسیک جا نمی‌گیرد.

اگر این کشف تایید شود، نخستین شناسایی معتبر یک قمر فراخورشیدی بیرون از منظومه شمسی ما خواهد بود.

آلیس زورلو، مدیر کنسرسیوم YEMS و از همکاران این مقاله، تاکید می‌کند که این سامانه مرز میان ستاره، سیاره و قمر را مبهم‌تر می‌کند. اخترشناسان تاکنون بیش از ۶۰۰۰ سیاره فراخورشیدی را فهرست کرده‌اند، اما قمرهای فراخورشیدی قانع‌کننده همچنان دست‌نیافتنی باقی مانده‌اند. پیش‌تر نشانه‌های وسوسه‌انگیزی دیده شده بود، مانند رصدهای تداخل‌سنجی اخیر از HD 206893 به رهبری کوئنتین کرال، اما هیچ‌کدام به کشفی قطعی نرسید.

آنچه CD-35 2722 را چشمگیر می‌کند، هم کیفیت سیگنال سرعت شعاعی ثبت‌شده با CRIRES+ است و هم معماری شفاف این سامانه: یک ستاره مرکزی مشخص، یک همدم کوتوله قهوه‌ای که به‌طور مستقیم تصویربرداری شده، و جسمی ثانویه که اثر گرانشی آن قابل اندازه‌گیری است. با این حال، گروه پژوهشی همچنان محتاط است. برای کنار گذاشتن توضیح‌های جایگزین، تایید مستقل و داده‌های بیشتر لازم است.

این تصویر ناحیه‌ای از آسمان را در اطراف CD-35 2722 نشان می‌دهد؛ ستاره‌ای که یک کوتوله قهوه‌ای به دور آن می‌چرخد و خود آن کوتوله قهوه‌ای نیز میزبان جرمی است که دست‌کم به اندازه مشتری جرم دارد. CD-35 2722 همان ستاره‌ای است که درست در مرکز این تصویر دیده می‌شود. کوتوله قهوه‌ای در این نما قابل مشاهده نیست، زیرا در درخشش ستاره پنهان شده است، اما تلسکوپ‌های دیگر از آن به‌طور مستقیم تصویربرداری کرده‌اند. «قمر» در حال گردش به دور کوتوله قهوه‌ای نیز دیده نمی‌شود، اما از طریق کشش گرانشی‌ای که بر کوتوله قهوه‌ای وارد می‌کند، شناسایی شده است. 

فراتر از تیتر خبر، جایزه علمی عمیق‌تری نهفته است. یافتن قمرها در سامانه‌های دیگر، پنجره‌ای تازه به سوی فهم چگونگی شکل‌گیری و تحول جهان‌ها باز می‌کند. آیا قمرها در دیسک‌های پیرامون سیاره‌ای، مانند زایشگاه‌های کوچک سیاره‌ای، متولد می‌شوند یا برخی از آن‌ها از راه به دام افتادن گرانشی و برخوردها پدید می‌آیند؟ پاسخ‌ها ممکن است در اطراف کوتوله‌های قهوه‌ای بسیار متفاوت از محیط ستارگان خورشیدمانند باشد.

در سال‌های پیش رو، تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا با آینه ۳۹ متری و مجموعه‌ای از ابزارهای پیشرفته، باید امکان بررسی قمرهای کوچک‌تر و کم‌جرم‌تر و مطالعه سامانه‌هایی را فراهم کند که امروز از دسترس ما بیرون‌اند. کشف در CD-35 2722 نشانه‌ای است از اینکه سامانه‌های سیاره‌ای تا چه اندازه می‌توانند آشفته و شگفت‌انگیز باشند، و یادآوری می‌کند که با نگاه ژرف‌تر و دورتر تلسکوپ‌ها، شاید تعریف‌های ما نیز نیاز به بازنگری داشته باشند.

پس این همدم سنگین‌وزن را چه باید نامید: سیاره، قمر یا چیزی میان این دو؟ نسل بعدی رصدها پاسخ را مشخص خواهد کرد، و این پاسخ می‌تواند شیوه نگاه ما به ماهواره‌های طبیعی در سراسر کهکشان را دگرگون کند.