کشف یک سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز به کمک امواج رادیویی

یک سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز به تازگی کشف شده که در فاصله نسبتا نزدیکی از زمین قرار گرفته است؛ دانشمندان برای پیدا کردن این جرم‌ آسمانی با امواج رادیویی، از روشی غیرمعمول استفاده کردند.

اخیرا خبر کشف یک سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز به کمک امواج رادیویی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این جرم آسمانی در فاصله 26 سال نوری از زمین قرار گرفته و به نسبت فواصل معمول اجرام فضایی، نزدیک به ما قرار دارد. در ادامه به بررسی این کشف جالب‌توجه و تکنیک هوشمندانه مورد استفاده برای عملی کرد آن، می‌پردازیم. با گجت نیوز همراه باشید.

کشف یک سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز نزدیک زمین

ستاره میزبان جرم آسمانی مورد نظر، GJ 1151 نام دارد و تا قبل از کشف اخیر ستاره مورد نظر در دید ستاره شناسان از اهمیت چندانی برخوردار نبود. با این وجود وقتی یک تکنیک جدید استفاده از امواج رادیویی که از شفق‌های قطبی سیاره مشتری الهام گرفته شده بود،‌ برای بررسی این ستاره به کار گرفته شد، محققان دریافتند که GJ 1151 آن‌قدرها هم بی‌اهمیت نیست.

سیاره‌ای که به دور ستاره مورد نظر ما می‌گردد، 5 برابر زمین جرم دارد؛ گفته شده که اثر متقابل میدان گرانش این سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز با ستاره میزبانش، شباهت زیادی به فعل و انفعالات گرانشی بین مشتری و قمر معروف این سیاره، آیو (Io) دارد و به دلیل این شباهت، کشف اخیر ممکن شده است.

ستاره شناسی از موسسه نجوم رادیویی هلند (ASTRON) به نام جو کالینگهام (Joe Callingham) که در تیم تحقیقاتی پژوهش اخیر شرکت داشته، می‌گوید که چندین دهه تحقیق و بررسی امواج رادیویی سیاره مشتری دستاورد اخیر را ممکن کرده است؛ زیر نظر گرفتن اتفاقاتی که بین این جرم آسمانی و قمرهایش رخ داده، دانشمندان را به سطحی رسانده که با استفاده از اطلاعات پیشین، وضعیت ستاره GJ 1151 را از دیدی جدید بررسی کنند و به وجود این سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز پی‌ببرند.

انتظار می‌رود که تکنیک مورد استفاده تیم دانشمندان در آینده یافتن سیاره‌های سنگی مختلفی را که شبیه به سیاره‌های زمین، مریخ، عطارد و زهره هستند و پیدا کردن آن‌ها کار راحتی نیست، آسان کند.

روش‌های پیدا کردن سیارات فراخورشیدی

در حال حاضر ستاره شناسان اجرام آسمانی فراخورشیدی را به دو روش پیدا می‌کنند؛ در روش اول که «تکنیک گذر» (method Transit) نام دارد، نور ساطع شده از ستاره‌ها زیر نظر گرفته می‌شود و هر وقت که سیاره فراخورشیدی از جلوی ستاره عبور می‌کند، کم شدن نور ستاره به دانشمندان می‌گوید که سیستم ستاره‌ای مورد نظر دارای سیاره است. این تکنیک در حال حاضر توسط فضاپیمای تس (TESS) سازمان فضایی ناسا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در روش دوم، «تکنیک سرعت شعاعی» (radial velocity method)، تلوتلو خوردن بسیار ضعیف و نامحسوس ستاره در حالی که سیاره در گردش، با جاذبه‌اش بر آن تاثیر می‌گذارد، زیر نظر گرفته می‌شود.

اما رفتار متقابل مشتری و قمر آیو در نوع خود جالب‌توجه است؛ این فعل و انفعالات تشعشعات مخصوصی در امواج رادیویی به وجود می‌آورند که در اکثر مواقع به شکلی دایره‌ای،‌ قطبی شده‌اند و به خاطر فرکانس پایین خود، از امواج مشابه تولید شده توسط خورشید قوی‌تر هستند.

از طرف دیگر میدان گرانش خورشید به اندازه ستاره‌های کوتوله سرخ قوی نیست و فاصله سیاره‌های منظومه شمسی هم از این ستاره به قدری زیاد بوده که از ایجاد فعل و انفعالات مشابه بین خورشید و سیاره‌هایی مثل زمین و مشتری جلوگیری می‌کند. این در حالی است که ستاره‌های کوتوله سرخ با عمر زیاد و درخشش پایین خود، میدان گرانشی به مراتب قوی‌تر دارند و سیاره‌های اطراف آن‌ها هم در فاصله نزدیک‌تری قرار می‌گیرند.

به همین دلیل دانشمندان از مدتی پیش کشف کردند که عبور یک سیاره فراخورشیدی از نزدیکی ستاره کوتوله سرخ میزبانش، تشعشعاتی مشابه، اما قوی‌تر از آنچه بین مشتری و آیو دیده می‌شود را به وجود آورد. هاریش ودانتام (Harish Vedantham)، ستاره شناس دیگری از ASTRON در این رابطه می‌گوید که عبور یک سیاره از میدان گرانشی کوتوله سرخ همانند یک موتور الکتریکی یا دینام دوچرخه عمل می‌کند و با تولید جریان‌های عظیم، شفق‌های قطبی و تشعشعات رادیویی قوی را به وجود می‌آورد.

با این تفاسیر ودانتام و تیمی از دانشمندانی بین‌المللی با هدف پیدا کردن امواجی رادیویی فرکانس پایینی که قطبی شده و دایره‌ای هستند، آسمان شب را رصد کردند. آن‌ها با استفاده از اطلاعات آرایه تلسکوپی LOFAR که در هلند قرار گرفته و مخصوص ردیابی امواج رادیویی فرکانس پایین است، چندین تشعشع را که با مشخصات مورد نظرشان سازگاری داشتند، پیدا کردند.

کشف کوتوله سرخ GJ 1151

یکی از این تشعشعات جالب‌توجه مربوط به کوتوله سرخ GJ 1151 و سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز آن بود. به صورت کلی دیده می‌شود که کوتوله‌های سرخ فضای اطراف ما، مخصوصا آن‌هایی که با امواج رادیویی قابل‌شناسایی هستند، رفتاری بسیار متلاطم دارند و با چرخش سریع خود و شراره‌های شدیدی که دائما در فضا خالی می‌کنند، شناخته می‌شوند. از طرف دیگر اکثر این اجرام آسمانی به صورت دوتایی هستند و یک ستاره دیگر و یا جرم بزرگی را همراه خود دارند.

این در حالی است که GJ 1151 به عنوان یک کوتوله سرخ، بسیار آرام بوده و با دوره چرخش 130 روزه‌اش،‌حرکتی کند دارد. از طرف دیگر چون احتمال وجود جرم آسمانی همراه در اطراف این ستاره وجود داشت، تیمی از دانشمندان با استفاده از تلسکوپ ملی گالیله در اسپانیا، احتمال وجود جرم مورد نظر در اطراف کوتوله سرخ ما را به کمک مشاهدات انجام شده، رد کردند.

بنابراین تمامی مشاهدات و بررسی‌های ستاره شناسان، دلیل به وجود آمدن امواج رادیویی مشابه آنچه از مشتری ساطع می‌شود را به قرار گرفتن یک سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز در اطراف کوتوله سرخ GJ 1151 ارتباط دادند و گفته شده که به احتمال قوی ابعاد کوچک سیاره مورد نظر، دیدن آن به کمک تلسکوپ‌های نوری را غیرممکن کرده است.

گفته شده که جرم دقیق سیاره اطراف کوتوله سرخ GJ 1151 هنوز مشخص نشده، اما احتمال اینکه جرم آن حدودا 5 برابر زمین بوده و جنسش از سنگ باشد، بالاست. مدت زمان گردش جرم آسمانی مورد نظر به دور ستاره میزبان، بین 1 تا 5 روز اندازه‌گیری شده و به نظر می‌رسد که فاصله کم این سیاره فراخورشیدی شگفت انگیز با ستاره‌اش،‌ احتمال وجود حیات بر روی آن را از بین می‌برد.

اما از آنجایی که کشف اخیر، راهی متفاوت را برای پیدا کردن سیاره‌های کوچک پیش روی دانشمندان قرار داده، اهمیت ستاره GJ 1151 بسیار زیاد است. در هر دو روش گذر و سرعت شعاعی تاثیر وجود یک سیاره فراخورشیدی بر روی ستاره میزبان بسیار کم است و به همین دلیل هر چه یک جرم آسمانی عظیم‌تر باشد،‌ یافتن آن برای دانشمندان راحت‌تر می‌شود.

به همین دلیل تاکنون تعداد زیادی سیاره بزرگ، در ابعاد مشتری که به شکل غول‌های گازی یا یخی هستند،‌ کشف شده‌اند؛ چنین اجرامی قابلیت چندانی برای میزبانی حیات ندارند و درنتیجه، محققان حوزه حیات فرازمینی اشتیاقی برای یافتند آن‌ها نشان نمی‌دهند.

پیدا کردن سیاره‌های کوچک سنگی به این دلایل کار سختی بوده، اما تکنیک جدید مورد استفاده دانشمندان نشان داده که آنالیز سیگنال‌های رادیویی دریافتی از ستاره‌ها می‌تواند کشف چنین اجرام مهمی را ممکن کند.

آرایه LOFAR

از آنجایی که داده‌های مربوط به LOFAR هنوز به طور کامل آنالیز نشده‌اند، انتظار می‌رود که ده‌ها سیاره فراخورشیدی شگفت‌انگیز دیگر با روش جدید به کار رفته کشف شوند؛ از طرف دیگر تحقیقات انجام شده اطلاعات موجود در مورد میدان گرانش اجرام فراخورشیدی را گسترده‌تر می‌کند و در آینده نزدیک پیدا کردن حیات فرازمینی را ساده‌تر خواهد کرد.

ودانتام می‌گوید که در قدم بعدی، او و همکارانش تاثیر میدان گرانش ستاره‌ها بر روی حیات پذیری سیارات فراخورشیدی را بررسی خواهند کرد؛ نسل جدید تلسکوپ‌های رادیویی ساخته شده هم به جمع‌آوری داده‌های ارزشمندی از امواج رادیویی ستاره‌ها کمک می‌کنند.

مقاله کشف شرایط شگفت‌انگیز اطراف کوتوله سرخ GJ 1151 در دو ژورنال “Nature Astronomy” و”The Astrophysical Journal Letters” منتشر شده‌اند.