7 دقیقه
اخترشناسان سه سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین را کشف کرده‌اند که بهدور یک جفت ستاره فشرده در سامانه TOI-2267 در گردشند — پیکربندی نادری که غروب‌های دوگانه تولید میکند و بسیاری از تصورات قدیمی درباره تشکیل سیاره در سامانههای دوتایی را به چالش می‌کشد. این یافته، درک ما از تنوع منظومه‌های سیارهای و دینامیک دیسک‌های سیاره‌زا را گسترش میدهد و فرصت منحصربه‌فردی برای آزمون مدلهای نظری فراهم می‌آورد.
A compact binary with an unexpected planetary family
سامانه TOI-2267 که در فاصله‌ای در حدود 190 سال نوری از زمین قرار دارد، یک سیستم دوتایی فشرده است: دو ستاره که با فاصله بسیار کم بهدور یکدیگر می‌گردند و مرکز گرانشی مشترکی را تشکیل میدهند. محققان با استفاده از دادههای رصدی ماهواره TESS (پویش گذر سیارات فراخورشیدی ناسا) افتهای تکرارشونده در نور ستاره‌ها را مشاهده کردند که نشان‌دهنده عبور سه دنیای کوچک و سنگی از پیش‌زمینه نوری میزبان بود — همان روش گذر یا Transit که یکی از اصلی‌ترین تکنیک‌های کشف سیارات فراخورشیدی است. هر یک از این سیارات در اندازه‌ای مشابه زمین هستند و نکته کلیدی این است که آنها بهدور مرکز جرم مشترک هر دو ستاره می‌گردند؛ بدین معنی که فرضاً ساکنان احتمالی این سیارات غروب و طلوعی دوگانه را تجربه خواهند کرد، زیرا هر ستاره به‌طور مستقل زیر افق فرو می‌رود و نور متفاوتی فراهم می‌آورد.
Why this discovery overturns expectations
از دیدگاه نظری، سامانههای دوتایی به‌ویژه وقتی دو ستاره بسیار نزدیک به هم باشند، سال‌ها به‌عنوان محیط‌هایی نامطلوب برای تشکیل سیاره در نظر گرفته می‌شدند. مدلهای کلاسیک تشکیل سیاره پیش‌بینی می‌کنند که برهمکنشهای گرانشی قوی باعث آشفتگی و نابسامانی در دیسک پروپلانتاری می‌شود و مانع از شکل‌گیری و پایداری مدارهای طولانی‌مدت می‌گردد. با این حال، TOI-2267 این انتظار را نقض میکند: علیرغم اینکه این زوج ستارهای از نظر دمایی و فشردگی در میان سردترین و متراکم‌ترین نمونه‌هایی هستند که تاکنون سیارات گذری در آنها ثبت شده، به‌روشنی میزبان حداقل سه سیاره سنگی است که مدارهای پایداری را حفظ کرده‌اند. این واقعیت نشان میدهد که شرایط تشکیل سیاره میتواند بسیار مقاوم‌تر و متنوع‌تر از آنچه قبلاً فکر می‌کردیم باشد.
What this tells us about planet formation
وجود سیارات کوچک در چنین محیط دینامیکی پیچیده‌ای حاکی از آن است که فرآیند تشکیل سیاره ممکن است راهکارها و مسیرهایی داشته باشد که هنوز به‌طور کامل در مدلهای استاندارد گنجانده نشده‌اند. چند سناریو ممکن است این وضعیت را توضیح دهد: ممکن است دیسک پروپلانتاری بسیار زود یک پیکربندی نسبتاً آرام و باثبات پیدا کرده باشد، یا اینکه قطعات سیاره‌زا مانند پلانتسیمال‌ها و جنینهای سیارهای توانسته‌اند از طریق همجوشی محلی، رشد و مهاجرت‌هایی کنترل‌شده به خلأهای مداری پایدار دست یابند. مطالعه سیستم‌هایی مانند TOI-2267 برای اخترفیزیکدانان حکم یک آزمایشگاه طبیعی را دارد که می‌توان در آن مدلهای تجمع مواد (accretion)، مهاجرت سیاره‌ها و پایداری مداری بلندمدت در حضور میدان گرانشی دوگانه را تصحیح و بهینه‌سازی کرد. شبیه‌سازی‌های عددی پیشرفته و مشاهدات دقیق‌تر میتوانند نشان دهند که آیا این سیارات در محل شکل گرفته‌اند یا از نواحی دیگر دیسک به موقعیت‌های کنونی خود مهاجرت کرده‌اند.
How the planets were found and verified
جستوجوی اولیه با استفاده از دادههای پیمایش TESS هدایت شد؛ تحلیلگران سپس از نرم‌افزاری تخصصی تشخیص گذر که به‌طور غیررسمی "Sherlock" نام گرفته بود برای جستوجوی سیگنال‌های گذر در منحنی‌های نور استفاده کردند. این ابزارها به‌ویژه در استخراج افتهای سطحی ضعیف که به‌سرعت تکرار میشوند، کارایی دارند. برای تأیید اولیه و دقیق‌تر کردن زمانبندی گذرها، رصدهای پیگیری از شبکه‌های تلسکوپ کوچک زمینی که برای ردیابی ستارگان خنک و کم‌نور بهینه شده‌اند انجام شد: تأسیسات SPECULOOS و TRAPPIST نقش کلیدی در تأیید سیگنالها و تعیین زمان‌عبور دقیق ایفا کردند. جمع‌آوری و همگرایی دادههای فضاپایه و زمینی اجازه داد تا تیم‌های پژوهشی نتیجه‌گیری کنند که این سیارات نه تنها بهدور مرکز جرم مشترک می‌گردند، بلکه از منظر مشاهده‌ای از جلو هر دو عضو ستارهای عبور می‌کنند — پدیده‌ای که تا کنون برای یک سامانه دوتایی شناخته‌شده چنین صراحتی نداشته است.
Implications and next steps for observation
اکنون TOI-2267 به‌عنوان نخستین سامانه دوتایی طبقه‌بندی می‌شود که در آن سیارات تقریباً همزمان عبور از مقابل هر دو عضو ستارهای را نشان میدهند. این وضعیت چندین مسیر پژوهشی جدید پیش روی اخترشناسان می‌گذارد: نخست، اندازهگیری جرم سیارات از طریق مشاهدات سرعت شعاعی (radial velocity) که امکان محاسبه چگالی میانگین و در نتیجه تعیین ترکیب داخلی (سنگی در برابر گازی) را میدهد؛ دوم، تلاش برای شناخت ساختار و احتمال وجود جو با استفاده از طیفسنجی هنگام گذر؛ و سوم، پیگیری برای ثبت کسوفهای ثانویه (secondary eclipses) که میتواند اختلاف دمای سطحی ناشی از روشنایی دو ستاره را بهصورت نموداری نمایان سازد. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و رصدخانههای زمینی نسل بعدی توانایی آشکارسازی نشانههای جوی ضعیف را دارند، از جمله مولکول‌هایی مانند آب، دی‌اکسیدکربن یا متان در صورت وجود پوسته‌های جوی کافی.
عضو برجسته تیم پژوهشی در مؤسسه اخترفیزیک آندالوسیا (IAA-CSIC) اشاره کرده است که این سامانه چند رکورد را جابه‌جا میکند: از جمله اینکه در میان سردترین و فشرده‌ترین زوج‌های ستارهای است که مشاهده گذر در آنها ثبت شده و نیز نخستین سامانه‌ای است که در آن سیارات هر دو ستاره را به‌طور قابل رصد پشت سر می‌گذارند. به‌طور خلاصه، TOI-2267 اخترشناسان را وادار میکند تا تجدیدنظر کنند در اینکه تشکیل سیاره تا چه اندازه میتواند در برابر تنش‌های گرانشی شدید مقاوم باشد و چه مسیرهای پایداری میتواند برای سیاره‌ها فراهم شود.
Broader significance for exoplanet science
اهمیت گسترده این کشف در حوزه علم سیارات فراخورشیدی این است که تصویر ما از تنوع سیارات در کهکشان را گسترش میدهد. نتایجی از این دست یادآوری می‌کنند که دنیای سنگی (rocky planet) لزوماً محدود به سامانههای تک‌ستاره‌ای نیست و «دستور پخت» کیهانی تولید سیارات بسیار انعطاف‌پذیرتر از پیش‌بینی‌های ساده است. ترکیب دادههای پیمایشی فضایی مانند TESS، پیگیریهای هدفمند زمینی توسط تلسکوپ‌هایی مانند SPECULOOS و TRAPPIST، و ابزارهای تحلیل اختصاصی مانند "Sherlock"، اکنون به پژوهشگران امکان میدهد که به محیط‌هایی دسترسی پیدا کنند که قبلاً مکان‌های نامحتملی برای وجود سیاره به‌شمار می‌رفتند.
رصدهای آینده به روشن‌سازی جرمها، ترکیبات داخلی و احتمال وجود جو در سیارات TOI-2267 کمک خواهند کرد، در حالی که کارهای نظری ساختارهای تشکیل و پایداری مداری در سامانههای فشرده دوتایی را به‌روز خواهند کرد. این ترکیب رصد و نظریه برای اصلاح پارادایم‌های کنونی لازم است؛ مثلاً باید بررسی شود که چگونه جفت‌ستارگان و میدان گرانشی زمان‌متغیرشان روی فرایندهای تجمع، ساییدن و مهاجرت اثر می‌گذارند. تا آن زمان، تصویر غروب‌های دوگانه در سیاراتی به اندازه زمین یادآوری زنده‌ای است: کیهان هنوز شگفتی‌های بسیاری را فراتر از فرضیات مرسوم ما نگه داشته است.
منبع: smarti
نظرات
داینیکس
جالب اینکه عبور از مقابل هر دو ستاره همزمان دیده شده، یعنی رصدها پیچیده تر از اون چیزیه که فکر می‌کردیم، اگر JWST ورود کنه شاید بشه جزئیات جو رو دید...
آسمانگرد
خب خبر بزرگه ولی یه ذره اغراق شده بنظرم، هنوز تا معلوم شدن جو و جرم خیلی فاصله داریم. با این حال کنجکاوم
آرمین
معقول به نظر میاد، ولی همیشه مدل‌ها عقبن؛ باید شبیه‌سازی‌های بیشتری ببینیم. ایده غروب دوگانه عجیب و خوشاینده
لابکور
واقعا؟ سیستم فشرده و سه سیاره زمین‌گون؟ بعیده، اگر دادههای RV تایید نشن نمیشه مطمئن بود، اما جذابه...
دیتاپالس
وای یعنی غروب‌های دوگانه... تصویری که تا حالا توی سرم نبود! نمی‌دونم چطور توی یه سیستم دوتایی این همه سیاره پایدار مونده، شگفت انگیزه
ارسال نظر