كشف سيارهي فراخورشيدي با استفاده از امواج راديويي و ستاره نوسانگر
شكار سيارههاي فراخورشيدي در كهكشان راه شيري، تلاش بسيار مهمي است. دانشمندان با كشف تعداد بيشتري از سيارههاي فراخورشيدي به درك بهتري از منظومهي شمسي و چگونگي ظهور حيات در جهان ميرسند. تاكنون كشف بيش از ۴۰۰۰ سيارهي فراخورشيدي تأييد شده است؛ اما كشف سيارهاي جديد اين پژوهش را گسترش داده است و ميتواند راه حلي جديد براي كشف سيارههاي ديگر ارائه كند كه شناسايي آنها در گذشته دشوار بود.
سيارهي فراخورشيدي جديد داراي جرم نزديك به زحل است كه در اطراف كوتولهاي سرخ با جرمي كمتر از محدودهي جرمي ستارههاي توالي اصلي، در حال چرخش است و در فاصلهي ۳۵ سال نوري از زمين قرار دارد. بااينحال، سيارهي جديد نه يك سياره است نه ستاره و همين مسئله اين كشف را متمايز ميكند.
در كشف جديد از تلسكوپ راديويي براي رديابي حركت ستاره در كهكشان راه شيري و شناسايي نوسانهاي گرانشي ستاره استفاده شده است كه از سيارهي خود تأثير گرفته است. به اين روش دشوار، اخترسنجي هم گفته ميشود و اين اولينبار است كه دانشمندان با تلسكوپ راديويي موفق به اين كار ميشوند.
استفاده از نوسان مداري براي كشف سيارهي فراخورشيدي، ايدهي جديدي نيست. مركز مداري منظومهي ستارهاي، در مركز ستاره نيست. بلكه كل اجرام در يك منظومهي ستارهي حول يك مركز گرانشي مشترك بهنام گرانيگاه يا مركز ثقل ميچرخند. براي مثال مركز ثقل منظومهي شمسي، به دليل تأثير گرانشي مشتري و زحل، درست خارج از صفحهي خورشيدي قرار دارد.
با نگاه كردن به سيارههاي فراخورشيدي كه داراي سيارههاي فراخورشيدي غولآسا در مدار نزديك خود هستند، ميتوان اثر گرانشي را ازطريق طول موجهاي نوري فشردهشده يا كشآمده شناسايي كرد. اين طول موجها به دليل حركت ستاره به وجود ميآيند. به اين روش، طيف سنجي داپلر يا سرعت شعاعي گفته ميشود كه يكي از روشهاي متداول براي جستجوي سيارههاي فراخورشيدي است.
روش اخترسنجي اندكي متفاوت است. ستارههاي راه شيري در موقعيت ثابتي قرار ندارند بلكه در اطراف كهكشان ميچرخند. به مطالعه اين حركت، اخترسنجي گفته ميشود؛ بنابراين در روش اخترسنجي بهجاي استفاده از تغييرات طول موج، انحراف از خط حركت مستقيم مطالعه ميشود.
از روش اخترسنجي ميتوان براي كشف سيارههاي فراخورشيدي مثل سيارههايي كه در فاصلهي دورتري از سيارهي خود قرار دارند، استفاده كرد. كشف اين سيارهها با روش طيفسنجي داپلر غيرممكن است. به گفتهي گيسلا اورتيز لئون، اخترفيزيكدان نجوم راديويي در مؤسسهي ماكس پلانك آلمان:
روش ما مكملي براي روش سرعت شعاعي است. روش سرعت شعاعي به سيارههاي نزديك به ستاره حساستر است اما روش ما به سيارههايي كه در مدارهاي دورتر قرار دارند حساس است. روشهاي ديگر كمتر به نتايجي مثل جرم سياره، اندازهي مدار يا جرم ستارهي ميزبان ميرسند. معتقديم VLBA و بهطور كلي روش اخترسنجي ميتوانند تعداد بيشتري از سيارههاي مشابه را آشكار كنند.
VLBA يا آرايهي خط پايهي بسيار بزرگ، شبكهاي از ۱۰ آنتن راديويي است كه در سراسر ايالات متحده توزيع شدهاند. تيم پژوهشي به رهبري سالوادور كوريل از دانشگاه ملي مكزيك، از ژوئن ۲۰۱۸ به مدت ۱۸ ماه به رديابي ستارهاي كوچك بهنام TVLM 513-46546 پرداختند.
تحليل دقيق و دشوار دادهها، نشان ميدهد ستارهي يادشده در مسير صافي حركت نكرده است و مسير آن مارپيچي بوده است. طبق دوره و دامنهي تغييرات حركتي، سيارهاي در مدار اين ستاره قرار دارد كه دورهي چرخش آن ۲۲۱ روز و جرم آن بين ۳۸ تا ۴۶ درصد جرم مشتري (كمي سنگينتر از زحل) است. به گفتهي كوريل:
سيارههاي غولآسايي مثل مشتري و زحل به ندرت در اطراف ستارههاي كوچك اين چنيني پيدا ميشوند و روش اخترسنجي، در يافتن سيارههاي مشابه مشتري در مدارهاي دوردست، عملكرد بهتري دارد به همين دليل ما از كشف سيارهي شبه زحل با جرم كمتر در مداري نسبتا فشرده شگفتزده شديم. انتظار داشتيم سيارهاي غولآسا مشابه مشتري را در مداري دورتر كشف كنيم.
روش اخترسنجي براي مطالعه ستارههاي دودويي مناسب است كه تأثير گرانشي آنها بر يكديگر چشمگيرتر از اثر سياره بر ستارهي ميزبان است. روش اخترسنجي در گذشته تنها يك بار براي كشف سيارهاي فراخورشيدي به كار رفته بود (البته براي مطالعه سيارههاي فراخورشيدي شناختهشده هم از آن استفاده شده بود) اما از تلسكوپ راديويي استفادهاي نشده بود.
در آغاز سال جاري، گروه ديگري از پژوهشگرها از كشف سيارهاي فراخورشيدي با استفاده از تلسكوپ راديويي خبر دادند؛ اما اين گروه از روش اخترسنجي استفاده نكرده بودند بلكه سيارهي يادشده را با استفاده از پولاريزاسيون مدور امواج راديويي كشف كردند كه به دليل حركت سياره در ميدان مغناطيسي كوتولهي سرخ ايجاد شده بود.
بنابراين، اگرچه كشف سيارههاي فراخورشيدي براي تيم كوريل چالش برانگيز بود، موفقيت نهايي آنها تأييدي بر عملكرد خوب تلسكوپهاي راديويي و روش اخترسنجي در يافتن سيارههاي فراخورشيدي است. تلسكوپ گايا درحالحاضر، با نقشهبرداري از كهكشان راه شيري، دقيقترين و پرجزئياتترين نقشههاي اخترسنجي كهكشان را تهيه ميكند و انتظار ميرود اين دادهها، روش اخترسنجي را براي كشف سيارههاي فراخورشيدي گسترش دهند و تعداد سيارههاي فراخورشيدي كشف شده به دهها هزار برسد.
هم انديشي ها