کشف سیاره‌ای با دو خورشید!

فرارو: «جنگ‌های ستاره‌ای» که در برخی کشور‌ها با نام «جنگ ستارگان» نیز شناخته می‌شود، مجموعه چند رسانه‌ای بسیار مشهوری بود که داستان شخصیت‌هایی را در کهکشان‌های دور افتاده روایت می‌کرد. این مجموعه چندرسانه‌ای یکی از تأثیرگذارترین فیلم‌های ساخته شده درباره فضا و جهان‌های بین کهکشانی بود که ذهنیت بسیاری از مخطبان نسبت به دنیای آن سوی کهکشان ما را شکل داد. اکنون به نظر می‌رسد که این ذهنیت ساخته شده در حال تحقق یافتن است، زیرا ستاره شناسان برای اولین بار سیاره مشهور «تاتوئین» در این فیلم را شناسایی کردند.

همه منظومه‌های سیاره‌ای شبیه هم نیستند؛ در کهکشان‌های بزرگ و وسیع دور، تعدادی پیکربندی مختلف مشاهده شده است که برخی از آن‌ها بسیار متفاوت از سیستم کهکشان ما هستند. این‌ها شامل سیارات فراخورشیدی است که نه فقط به دور یک ستاره، که بلکه به دور دو ستاره می‌چرخند و این همان چیزی است که ما در دنیای خیالی جنگ ستارگان و به ویژه سیاره تاتوئین دیده بودیم. به عبارت دیگر، برای اولین بار، ستاره شناسان توانسته اند کشش گرانشی کوچکی را که چنین سیاره فراخورشیدی بر یکی از ستارگان میزبان خود اعمال می‌کند، تشخیص دهند تا ابزار جدیدی را برای کاوش در این جهان‌های عجیب و غریب در اختیار ما قرار دهد.

خود این سیاره فراخورشیدی کشف جدیدی نیست؛ نام آن Kepler-16b است که در فاصله ۲۴۵ سال نوری از ما قرار دارد و کشف آن در سال ۲۰۱۱ اعلام شد. اما این اولین کشف تایید شده و بدون ابهام از یک سیاره فراخورشیدی بود که به دور دو ستاره در چیزی که ما آن را «مدار دوری» می‌نامیم، می‌چرخد. این مشخصه، سیاره را برای آزمایش تکنک‌ها و روش‌های جدید و همچنین بدست آوردن داده‌های احتمالاً بکر عالی می‌کند. در این مورد، تیمی به سرپرستی Amaury Triaud اخترشناس دانشگاه بیرمنگام در بریتانیا می‌خواستند ببینند که آیا می‌توانند منظومه سیاره‌ای را از طریق تکان خوردن یکی از ستاره‌های آن تشخیص دهند، تکنیکی که به عنوان «سرعت شعاعی» شناخته می‌شود.

الکساندر سانترن، اخترشناس دانشگاه مارسی در فرانسه توضیح داد: «کپلر-۱۶ ب برای اولین بار ۱۰ سال پیش توسط ماهواره کپلر ناسا با استفاده از روش ترانزیت کشف شد. این سیستم غیرمنتظره‌ترین کشفی بود که توسط کپلر انجام شد. ما تصمیم گرفتیم تلسکوپ خود را بچرخانیم و کپلر-۱۶ را بازیابی کنیم تا اعتبار روش‌های سرعت شعاعی خود را نیز بسنجیم.» برای کشف و رصد سیارات فراخورشیدی روش‌های مختلفی وجود دارد، اما دو روش وجود دارد که بسیار مرسوم هستند. در این میان پُرکاربردترین روش چیزی است که ما آن را روش «ترانزیت» می‌نامیم. در این روش یک تلسکوپ فضایی به بخشی از آسمان خیره می‌شود و به دنبال فرورفتگی‌های بسیار ضعیف و منظم در نور ستارگان است که نشان می‌دهد یک سیاره فراخورشیدی بین یک ستاره و ما در حال عبور است.

همانطور که قبلا ذکر شد، دومین روش مرسوم، روش سرعت شعاعی است که بر پیچیدگی گرانشی یک منظومه سیاره‌ای متکی است. همه ما می‌دانیم که ستاره‌ها اجرام ثابت ثابتی نیستند و سیارات فراخورشیدی دور آن‌ها می‌چرخند. هر سیاره تأثیر گرانشی خود را بر روی ستاره اعمال می‌کند و باعث می‌شود که ستاره کمی مانند تکان بخورد. خورشید نیز این تکان‌ها را دارد که عمدتاً تحت تأثیر سیاره مشتری رخ می‌دهد. این تکان خوردن، نور مشاهده شده از ستاره را تغییر می‌دهد. وقتی ستاره دور می‌شود، طول موج‌ها کشیده می‌شوند و کمی به سمت انتهای قرمز طیف افزایش می‌یابند. وقتی نزدیک‌تر می‌شود، طول موج‌ها فشرده می‌شوند و به سمت انتهای آبی طیف تغییر می‌کنند. ستاره شناسان می‌توانند از این تغییرات برای تشخیص حضور یک سیاره فراخورشیدی در مدار استفاده کنند.

پیش از این، این روش تنها بر روی ستاره‌های مجرد اجرا می‌شد، زیرا ستاره‌های دوتایی چشم انداز پیچیده تری دارند. از آنجایی که آن‌ها به دور یکدیگر می‌چرخند، حرکات بسیار بزرگتری در فضا دارند، که تشخیص کشش گرانشی بسیار کوچکتر هر سیاره فراخورشیدی را دشوارتر می‌کند. برای دور زدن مشکلات ناشی از تلاش برای تفکیک طیف دو ستاره درخشان، تیم تحقیقاتی منظومه‌ای را با یک ستاره درخشان و یک ستاره بسیار کم نورتر مورد هدف قرار داد. این ترفند موثر واقع شد و تلسکوپ ۱.۹۳ متری در رصدخانه Haute-Provence در فرانسه یک سیگنال سرعت شعاعی از درخشان‌تر این دو ستاره را شناسایی کرد.

این روش می‌تواند به ما کمک کند تا چیز‌های جدید و زیادی از چنین سیستم‌هایی یاد بگیریم. برای مثال، اندازه‌گیری‌های سرعت شعاعی می‌تواند میزان تکان خوردن یک ستاره را نشان دهد که این خود می‌تواند اندازه‌گیری دقیق یکی از ویژگی‌های کلیدی یک سیاره فراخورشیدی، یعنی جرم آن را به اخترشناسان بدهد. اندازه‌گیری‌های این تیم نشان داد که Kepler-۱۶b حدود یک سوم جرم مشتری است، که مطابق با تخمین‌های قبلی است.

علاوه بر این، این اطلاعات می‌تواند به ما کمک کند تا بفهمیم جهان‌های اطراف چگونه شکل می‌گیرند، امری که توضیح آن با مدل‌های تشکیل سیاره‌های کنونی دشوار است. در اطراف یک ستاره، قرصی از غبار و گاز به نام دیسک پیش سیاره‌ای – که از شکل گیری خود ستاره باقی مانده است – وجود دارد که در توده‌هایی گرد هم می‌آیند و سیارات را تشکیل می‌دهند.

تریود توضیح داد: «با استفاده از روش‌های استاندارد، درک چگونگی وجود سیارات دور سیاره دشوار است. دشواری موجود به این دلیل است که حضور دو ستاره با قرص پیش سیاره‌ای تداخل می‌کند، و این مانع از تجمع غبار در سیارات و در فرآیندی به نام برافزایش می‌شود. درواقع، این سیاره ممکن است دور از دو ستاره و جایی که تأثیر آن‌ها ضعیف‌تر است شکل گرفته باشد و سپس در فرآیندی به نام مهاجرت دیسک محور به سمت داخل حرکت کرده باشد. این موضوع همچنین ممکن است نیاز به تجدید نظر در درک ما از فرآیند برافزایش سیاره‌ها را ضروری کند.»

اطلاعات دقیق‌تر در مورد انواع سیارات فراخورشیدی در مدار‌های اطراف (یا حتی محیطی) ممکن است به اخترشناسان در حل این مشکل کمک کند. این تیم تحقیقاتی امیدوار است که کار آن‌ها راه را برای کشف‌های آینده و حتی اکتشافات جهان‌های دور هموار کند. نتایج این تحقیق در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.