نخستین نشانه جدی از قمر فراخورشیدی عظیم دوردست

تصور کنید قمری به اندازه مشتری وجود داشته باشد که نه به دور یک سیاره، بلکه به گرد یک کوتوله قهوه‌ای بچرخد؛ کوتوله‌ای که خودش به دور یک ستاره در گردش است. عجیب است. زیباست. و کاملاً متفاوت از هر چیزی است که در همسایگی کیهانی ما 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. به دور آن، کوتوله‌ای قهوه‌ای با جرمی نزدیک به ۳۷ برابر جرم مشتری می‌چرخد. و پیرامون آن کوتوله قهوه‌ای، اخترشناسان همراهی را آشکار کرده‌اند که دست‌کم هم‌جرم مشتری است و مانند یک ماهواره بسیار سنگین، میزبان خود را به سوی خود می‌کشد.

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

برداشت هنری از سامانه CD-35 2722. 

این آشکارسازی بر پایه لرزشی بسیار ظریف انجام شد. پژوهشگران با استفاده از روش سرعت شعاعی، جابه‌جایی‌های بسیار کوچک در حرکت کوتوله قهوه‌ای را اندازه‌گیری کردند؛ جابه‌جایی‌هایی که از وجود همراهی نادیدنی حکایت دارد که آن را از نظر گرانشی می‌کشد. همین لرزش‌ها همان ترفندی هستند که برای کشف نخستین سیارات فراخورشیدی پیرامون ستارگان خورشیدمانند به کار رفتند، اما در اینجا پویایی سامانه آشفته‌تر است و اجرام درگیر بسیار پرجرم‌ترند.

دشواری نام‌گذاری هم بخشی از ماجراست. جرم تازه‌یافته از نظر جرم آن‌قدر بزرگ است که می‌تواند در رده سیاره قرار بگیرد، اما مستقیماً به دور یک ستاره نمی‌چرخد. برای نشان دادن همین هویت مبهم، گروه پژوهشی از اصطلاح ماهواره فراخورشیدی استفاده می‌کند. آن را قمر، نامزد قمر فراخورشیدی یا همراه زیرسیاره‌ای بنامید؛ این سامانه به‌سادگی در دسته‌بندی‌های مرتب و آشنا جا نمی‌گیرد.

اگر این یافته تأیید شود، نخستین آشکارسازی معتبر یک قمر فراخورشیدی فراتر از منظومه شمسی ما خواهد بود.

آلیس زورلو، مدیر کنسرسیوم YEMS و یکی از همکاران این مقاله، تأکید می‌کند که این سامانه مرز میان ستاره، سیاره و ماهواره را به‌هم می‌ریزد. اخترشناسان تاکنون بیش از ۶۰۰۰ سیاره فراخورشیدی را فهرست کرده‌اند، اما قمرهای فراخورشیدی قانع‌کننده همچنان گریزان مانده‌اند. پیش‌تر نشانه‌های وسوسه‌انگیزی دیده شده بود؛ از جمله مشاهدات تداخل‌سنجی اخیر از HD 206893 به سرپرستی کوئنتین کرال، اما هیچ‌کدام به آشکارسازی قطعی نرسید.

آنچه CD-35 2722 را هیجان‌انگیز می‌کند، هم کیفیت سیگنال سرعت شعاعی به‌دست‌آمده از CRIRES+ است و هم معماری نسبتاً روشن سامانه: یک ستاره مرکزی مشخص، یک همراه کوتوله قهوه‌ای که به‌طور مستقیم تصویربرداری شده، و جسم دومی که اثر گرانشی‌اش قابل اندازه‌گیری است. با این حال، گروه پژوهشی محتاط است. برای کنار گذاشتن توضیح‌های جایگزین، تأیید مستقل و داده‌های بیشتر لازم است.

این تصویر ناحیه‌ای از آسمان در اطراف CD-35 2722 را 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 دقیقاً در مرکز این تصویر دیده می‌شود. کوتوله قهوه‌ای در اینجا قابل مشاهده نیست، زیرا در درخشش ستاره پنهان شده است، اما تلسکوپ‌های دیگر آن را به‌طور مستقیم تصویربرداری کرده‌اند. «قمر» در گردش به دور کوتوله قهوه‌ای نیز دیده نمی‌شود، اما از راه کشش گرانشی‌ای که بر کوتوله قهوه‌ای وارد می‌کند شناسایی شده است. 

فراتر از تیتر خبر، جایزه‌ای عمیق‌تر نهفته است. یافتن ماهواره‌ها در سامانه‌های دیگر، پنجره‌ای تازه به چگونگی شکل‌گیری و تکامل جهان‌ها باز می‌کند. آیا قمرها در قرص‌های پیرامون سیارات، شبیه زایشگاه‌های کوچک سیاره‌ای، متولد می‌شوند یا برخی از آن‌ها از راه به‌دام‌افتادن گرانشی و برخوردها شکل می‌گیرند؟ پاسخ‌ها ممکن است در اطراف کوتوله‌های قهوه‌ای، با آنچه پیرامون ستارگان خورشیدمانند رخ می‌دهد، بسیار متفاوت 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 انجام‌شده در CD-35 2722 نشانه‌ای است از اینکه سامانه‌های سیاره‌ای تا چه اندازه می‌توانند آشفته و شگفت‌انگیز باشند، و یادآوری می‌کند که شاید با نگاه عمیق‌تر و دورتر تلسکوپ‌ها، تعریف‌های ما نیز نیازمند بازنگری شوند.

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