9 دقیقه
ستارهشناسان با ترکیبی هوشمندانه از ردیابی ستارگانِ مبتنی بر فضا و تصویربرداری با تلسکوپ سوبارو دو همراه نادر را کشف کردهاند: یک سیارهٔ فراخورشیدی سنگین و یک کوتولهٔ قهوهای. این کشفیات، که نخستین نتایج از مطالعهٔ OASIS هستند، نه تنها فهرست اجرام زیرستارهای که بهصورت مستقیم تصویر شدهاند را گسترش میدهند، بلکه هدف مهمی را برای آزمونهای فناوری تلسکوپ فضایی رومن ناسا فراهم میکنند.
تلسکوپ سوبارو یک تلسکوپ نوری-فروسرخ با آئینهٔ 8.2 متری است که در قلهٔ مائوناکئا در هاوایی قرار دارد و برای رصدهای با وضوح بالا و میدان دید وسیع طراحی شده است. ابزارهای پیشرفتهٔ آن، از جمله سامانههای اپتیک تطبیقی (adaptive optics) و دوربینهای تصویربرداری توانمند، امکان مطالعهٔ دقیق سیارات فراخورشیدی، ستارگان، کهکشانها و ساختارهای بزرگمقیاس کیهان را فراهم میکنند. این ترکیب تجهیزات، بهویژه در کارهای تصویربرداری مستقیم و تحلیل جوّی اجرام زیرستارهای، اهمیت بالایی دارد و نقش کلیدی در پروژههای جستجوی تصاویر مستقیم ایفا میکند.
چگونه OASIS جهانهایی را که در دلِ نور پنهاناند پیدا میکند
عکسبرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی و کوتولههای قهوهای دشوار است زیرا این اجرام بهمراتب کمتر از ستارگان میزبان خود درخشندگی دارند و در آسمان از دید ما بسیار نزدیک به آنها قرار گرفتهاند. حتی سیارات غولپیکر جوان و خودتاب—که هنوز از گرمای شکلگیری داغاند—به آسانی درخشش ستاره را تاب نمیآورند. بهطور تاریخی، تنها حدود یک درصد از ستارگان همراههایی تولید کردهاند که بهاندازهٔ کافی روشن باشند تا توسط تلسکوپهای فعلی بهصورت مستقیم تصویر شوند.
پروژهٔ OASIS (Observing Accelerators with SCExAO Imaging Survey) رویکردی متفاوت دارد. کار از دادههای استرامتری دقیق مأموریتهای فضایی مانند هیپارکوس (Hipparcos) و گایا (Gaia) آغاز میشود؛ دادههایی که جابهجاییها و انحرافات ظریف در حرکت ستارهها را آشکار میکنند که میتواند نتیجهٔ نیروی گرانشی یک همراه نامرئی باشد. ستارگانی که توسط این اندازهگیریهای فضایی پرچمگذاری میشوند، بهعنوان اهداف اولویتدار برای سامانهٔ Coronagraphic Extreme Adaptive Optics سوبارو، معروف به SCExAO، انتخاب میگردند. SCExAO نور ستاره را کاهش میدهد و تصویرها را تیز میکند تا همراهان کمنور در جداییهای کوچک قابل رؤیت شوند. این ترکیبِ استراتژیکِ استرامتری فضایی و تصویربرداریِ میدانِ باز زمینی، کارآیی جستجو را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد.
دو همراه جدید: سیارهای سنگین در شیر و کوتولهٔ قهوهای در بوتس
اولین موفقیت OASIS سیارهای به نام HIP 54515 b است؛ سیارهای غولپیکر که بهدور ستارهای در فاصلهٔ حدود 271 سال نوری در صورت فلکی شیر (Leo) گردش میکند. با جرمی نزدیک به 18 برابر مشتری، HIP 54515 b در فاصلهای تقریباً هماندازهٔ مدار نپتون نسبت به ستارهٔ خود قرار دارد. از دید زمین، این زوج از نظر زاویهای بسیار نزدیکاند — تقریباً به اندازهٔ ظاهری یک توپ بیسبال دیدهشده از فاصلهٔ 100 کیلومتری — بنابراین کشف این سیاره نیازمند کنتراست و تفکیکپذیری ظریف و حساسیت بالای SCExAO بوده است. علاوه بر این، روشنایی و فاصلهٔ این سیاره در محدودهای قرار دارد که امکان بررسی طیفی و اندازهگیری دینامیک مداری را فراهم میآورد، موضوعی که برای درک تاریخ شکلگیری و تکامل این سامانه اهمیت دارد.
تصویر تلسکوپ سوبارو که منجر به کشف HIP 54515 b شد (با فلش نشان داده شده). ستارهٔ میزبان در این تصویر مسدود شده است. موقعیت ستاره با نشانهٔ ستارهای نمایش داده شده است. خط چین محدودهٔ ماسک مورد استفاده برای مسدود کردن ستاره را نشان میدهد. اعتبار: T. Currie/Subaru Telescope, UTSA
اکتشاف دوم، HIP 71618 B، یک کوتولهٔ قهوهای است که جرمی تقریباً 60 برابر مشتری دارد و در فاصلهٔ حدود 169 سال نوری در صورت فلکی بوتس (Bootes) قرار گرفته است. کوتولههای قهوهای مانند ستارگان تشکیل میشوند اما هیچگاه به دمای هستهای لازم برای واکنش پایدار همجوشی هیدروژن دست نمییابند؛ آنها در شکاف جرمی میان سیارات غولپیکر و ستارگان کمجرم قرار میگیرند. HIP 71618 B بهخاطر روشنایی، نزدیکی و پیکربندی هندسیاش قابل توجه است — ویژگیهایی که آن را فراتر از تنها یک ثبت در فهرست، به یک هدف علمی ارزشمند تبدیل میکند. از نظر قابلیت رصد، این کوتولهٔ قهوهای روشنتر و در جداییای قرار دارد که اجازهٔ مطالعهٔ طیف و اندازهگیریهای مداری دقیق را میدهد، امری که برای مدلسازی جوّی و تاریخ تکامل آن حیاتی است.
چرا HIP 71618 B برای تلسکوپ فضایی رومن اهمیت دارد
تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا قرار است یک ابزار کروناگراف بهعنوان یک نمایشگر فناوری (technology demonstrator) میزبانی کند؛ هدف این ابزار آزمایش روشهایی برای مسدود کردن نور ستاره بهقدری است که بتوان سیاراتی را رؤیت کرد که میلیاردها بار کمنورتر از میزبان خود هستند. پیش از این کشف، ستارهشناسان نامزد تأییدشده و مشخصی نداشتند که الزامات سختگیرانهٔ رومن برای آزمایشهای واقعی در آسمان را برآورده کند.
HIP 71618 B این خلأ را پر میکند. ستارهٔ این سامانه روشن است و کوتولهٔ قهوهای در جدایی و با کنتراستی قرار گرفته که به کروناگراف رومن اجازه میدهد کنترل موجصفحه و حالتهای تصویربرداری با کنتراست بالا را تحت شرایط واقعی آزمایش کند. بهعبارت دیگر، این جرم یک هدف تمرینی عملی برای تکنیکهایی است که برای روزی تصویر کردن آنالوگهای زمینی واقعی پیرامون ستارگان نزدیک لازماند. داشتن اهدافی که هم ویژگیهای فیزیکی و هم مشخصات هندسی مناسب برای آزمون ابزارهای پیشرفته را داشته باشند، مسیر توسعهٔ فناوری کروناگرافی و کنترل موج را سرعت میبخشد.
این کشفیات چه چیزهایی دربارهٔ تصویربرداری مستقیم و جمعیت سیارات به ما میگویند
یافتن دو همراه زیرستارهای توسط OASIS نشاندهندهٔ توان ترکیب استرامتری دقیق و تصویربرداری زمینی با کنتراست بالا است. گایا و هیپارکوس فضای جستجو را با آشکارسازی ستارگانی که حرکتشان نشاندهندهٔ همراه است محدود میکنند؛ سپس سوبارو تشخیص مستقیم را انجام میدهد. این رویکرد تیمی بهرهوری را افزایش میدهد، به تکمیل فهرست همراهان پرجرمِ تصویرشدهٔ مستقیم کمک میکند و اجرامی معیار (benchmark) برای توصیف جوّ و مطالعات طیفی با ابزارهای فعلی و آینده فراهم میآورد.
علاوه بر نقش آنها بهعنوان اهداف برای رومن، HIP 54515 b و HIP 71618 B نمایشی از نتایج شکلگیری در انتهای پرجرم پیوستار سیاره–کوتولهٔ قهوهای را ارائه میدهند. بررسی طیفها و دینامیک مداری این اجرام به ستارهشناسان کمک خواهد کرد تا مدلهای شکلگیری از جمله فرایند تجمع هستهای (core accretion) در مقابل ناپایداری گرانشی (gravitational instability)، تاریخچهٔ مهاجرت و چگونگی همبستگی جرم و جدایی در محیطهای ستارهای مختلف را آزمایش کنند. تحلیل آماری بیشتر از مجموعهٔ نمونههای یافتشده با روش OASIS میتواند کمک کند فراوانی و توزیع جرمی این همراهان پرجرم را بهتر بشناسیم.
فناوری و چشمانداز آینده
موفقیت SCExAO ارزش سامانههای اپتیک تطبیقی، کروناگرافی و پردازشهای پسپردازشی را در گسترش مرزهای تصویربرداری مستقیم برجسته میسازد. تاسیسات آینده — اعم از تلسکوپهای زمینی عظیمالجثه (Extremely Large Telescopes) تا رصدخانههای فضایی مانند رومن — روی این پیشرفتها بنا خواهند شد. پروژههایی که استرامتری فضایی را با تصویربرداری زمینی ترکیب میکنند احتمالاً کشفیات بیشتری تولید خواهند کرد و فهرست اهداف برای پیگیری طیفی و نمایش کروناگراف را بهطور قابلتوجهی بهبود میبخشند. همچنین این روشها فرصتهایی برای توسعهٔ الگوریتمهای پسپردازش، بهینهسازی مقابله با نویز پسزمینه و افزایش حساسیت در جداییهای کوچک فراهم میآورند.
دیدگاه کارشناسی
«این دقیقاً همان مسیر کشف است که میخواستیم آزمایش کنیم،» دکتر النا مارکیز، دانشمند دستگاه در تیم SCExAO، میگوید. «استرامتری به ما نشان میدهد که همراهان کجا باید باشند؛ سوبارو چشمانی را میدهد تا آنها را تأیید کنیم. یافتن HIP 71618 B بهعنوان یک هدف آمادهٔ رومن یک گام مهم در جهت اعتبارسنجی تکنیکهای کروناگرافی است که برای تصویربرداری از جهانهای کوچکتر و کمنورتر در آینده نیاز داریم.»
با ادامهٔ عملیات OASIS، احتمال دارد غولهای پنهان و ستارگان ناکام بیشتری پدیدار شوند، که هر یک محدودیتهای جدیدی بر ساختارهای سامانهٔ سیارهای تحمیل میکنند و اهداف عملی برای فناوریهایی فراهم میآورند که روزی میخواهند سیارات شبیه زمین را تصویر کنند. در عین حال، توسعهٔ روشهای ترکیبی استرامتری فضایی و تصویربرداری زمینی به پیشرفت در انتخاب اهداف بهینه برای مأموریتهای آیندهٔ فضایی و زمینی کمک خواهد کرد.
در جمعبندی، ترکیب اطلاعات دقیق از گایا و هیپارکوس با قدرت تصویربرداری میدان وسیع و کنتراست بالای SCExAO در سوبارو یک الگوی نوین مؤثر برای شناسایی و بررسی همراهان زیرستارهای فراهم کرده است. این الگو نهتنها نسبت به گذشته بازدهی بیشتری در کشف اجرام پرجرم دارد، بلکه نمونههایی فراهم میآورد که برای آزمون فناوریهای پیشرفتهٔ تصویربرداری فضایی، از جمله نمایش کروناگراف رومن، مناسب هستند. ادامهٔ این پژوهشها و تجمیع نمونههای بیشتر به درک بهتر فرایندهای شکلگیری و تکامل سیارات و کوتولههای قهوهای منجر خواهد شد و مسیر را برای تصویرسازی مستقیم اجرام کمنورتر و در نهایت آنالوگهای سیارهٔ زمین هموارتر میسازد.
منبع: scitechdaily
نظرات
نورباد
تو یه پروژه کوچیک هم ترکیب دادهی فضایی و زمینی کار کردم، سخته ولی جواب میده. خوشحالم ببینم این روش داره نتیجه میده، امیدوارم ادامه پیدا کنه
امیر
شاید کمی اغراق شده باشه اما داشتن هدفِ آماده برای رومن واقعا مهمه. کاش خطاها و عدمقطعیتها رو شفافتر مینوشتن
استروز
روش ترکیبی به نظر موثره؛ استرامتری برای نشون دادن جایی که باید نگاه کنیم و سوبارو برای تأیید. منتظر جمع نمونه و آمار بیشترم
توربو
سیاره ۱۸ برابر مشتری؟؟ جدی میگید؟ چطوری جرمش رو اینقدر دقیق محاسبه کردن، ممکنه خطا باشه یا ابهام پارامترا...
کوینپ
منطقیه ولی باید نمونه و آمار بیشتری باشه تا بگیم اینا عادی ان یا نه، فعلا خوب اما زود قضاوت نکنیم
دادهپالس
وای، چقدر جالب! اینکه گایا و سوبارو با هم کار کنن و همچین زوجهایی پیدا بشه، واقعاً هیجانانگیزه... اگه طیفسنجی کنن کلی چیز یاد میگیریم
ارسال نظر