کشف یک سیاره فراخورشیدی جوان در همسایگی منظومه شمسی
اخترشناسان به تازگی و با استفاده از داده‌های ماهواره تس (TESS) و تلسکوپ فضایی اسپیتزر موفق به کشف یک سیاره فراخورشیدی جوان در همسایگی منظومه شمسی شدند.
اندازه این سیاره فراخورشیدی که AU Microscopii b (یا به طور خلاصه AU Mic b) نام دارد در حدود اندازه سیاره نپتون است. این سیاره به دور ستاره AU Mic می‌گردد که ۳۲ سال نوری از زمین فاصله دارد.
سن این ستاره سرد و کوچک که در دسته کوتوله‌های سرخ جای می‌گیرد حدود ۲۰ تا ۳۰ میلیون سال است. بنابراین AU Mic در مقیاس نجومی ستاره‌ای جوان محسوب می‌شود. برای مقایسه سن خورشید حدود ۴/۵ میلیارد سال است.
آزمایشگاهی کم‌نظیر برای اخترشناسان
یکی از ویژگی‌های کوتوله‌های سرخ فعالیت شدید آن‌ها است که احتمال شکل‌گیری حیات در سیاراتی که در پیرامون آن‌ها قرار دارند را کاهش می‌دهد. با توجه به این نکته و همچنین اندازه سیاره فراخورشیدی AU Mic b نباید انتظار داشت این سیاره شرایط مناسبی برای شکل‌گیری حیات داشته باشد. با این حال برخی ویژگی‌های خاص این سامانه می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر فرآیند شکل‌گیری سیارات کمک کند.
اخترشناسان ستاره جوان این منظومه را در یک دهه اخیر زیر نظر گرفته بودند. فاصله نسبتا کم AU Mic از ما و سن کم آن این ستاره را در فهرست سوژه‌های جذاب دانشمندان قرار می‌دهد. ستاره‌ای که با دیسکی از مواد باقی‌مانده از دوران شکل‌گیری‌اش احاطه شده است.
این ستاره جزئی از یک گروه ستاره‌ای است. اخترشناسان پیش از این دو سیاره را به دور ستاره بتا سه‌پایه (Beta Pictoris)، یکی دیگر از ستاره‌های این مجموعه، کشف کرده‌اند.
طرحی گرافیکی از منظومه بتا سه‌پایه. Credit: ESO/L. Calçada
با این که سن این دو منظومه تقریبا یکسان است اما سیارات این دو منظومه تفاوت‌های بسیاری با یک‌دیگر دارند. سیاره AU Mic b هر ۸/۵ روز یک بار به دور ستاره مادر می‌گردد و جرم آن حدود ۵۸ برابر جرم زمین است. جرم دو سیاره‌ای که به دور ستاره بتا سه‌پایه قرار دارند اما حداقل پنجاه برابر جرم سیاره AU Mic b است. طول هر سال در این دو سیاره نیز بسیار بیشتر است. هر بار گردش این سیارات به دور ستاره بتا سه‌پایه ۲۱ و ۳/۳ سال طول می‌کشد.
مقایسه سیارات این دو منظومه هم‌سن و بررسی تفاوت‌های آن‌ها می‌تواند اطلاعات زیادی را درباره چگونگی شکل‌گیری سیارات در اختیار دانشمندان قرار دهد.
چالش‌های کشف سیاره فراخورشیدی AU Mic b
تلسکوپ تس برای کشف سیارات فراخورشیدی از روش گذر استفاده می‌کند. در این روش تغییرات نور ستاره به دقت بررسی می‌شود. در صورت کاهش جزئی نور ستاره و تکرار آن می‌توان احتمال وجود یک سیاره فراخورشیدی به دور ستاره را مطرح کرد. سیاره‌ای که از زاویه دید ما از زمین درست از مقابل ستاره گذر می‌کند و باعث کاهش بسیار جزئی نور ستاره می‌شود. البته تایید کشف سیاره فراخورشیدی نیازمند انجام رصدهای تکمیلی و بررسی دلایل احتمالی دیگری است که ممکن است باعث افت نور ستاره شده باشد.
طرحی ساده از ساز و کار کشف سیارات فراخورشیدی با روش گذر.
روش گذر یکی از بهترین روش‌ها برای کشف سیارت فراخورشیدی است. بسیاری از سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده با این روش و با کمک تلسکوپ‌های کپلر و تس کشف شده‌اند. اما کشف سیارات فراخورشیدی به دور ستاره‌هایی مانند AU Mic چالش‌های خاصی دارد. فعالیت شدید این ستاره‌ها و میدان مغناطیسی قوی آن‌ها باعث ایجاد لکه‌های ستاره‌ای می‌شود. لکه‌های ستاره‌ای، که در مورد خورشید با نام لکه‌های خورشیدی شناخته می‌شوند، مناطقی به نسبت سرد و تاریک در سطح ستاره هستند که درخشش ستاره را تغییر می‌دهند. از سوی دیگر میدان مغناطیسی قوی لکه‌های ستاره‌ای باعث ایجاد فوران‌های بزرگ می‌شود که خود باعث تغییر نور ستاره می‌شود.
به این ترتیب تشخیص افت نور حاصل از گذر یک سیاره از مقابل چنین ستاره‌هایی چالش‌های خاص خود را دارد.
تلسکوپ تس در تابستان سال ۲۰۱۸ ستاره AU Mic را رصد کرد. در این بازه زمانی این ستاره چند فوران عظیم داشت که برخی از آن‌ها حتی از قوی‌ترین زبانه‌های خورشیدی که تا کنون ثبت شده نیز قدرتمندتر بودند.
اخترشناسان در تحلیل رصدهای تس اثر فعالیت‌های ستاره را از داده‌ها حذف کردند. پس از آن و با بررسی داده‌ها شواهدی مبنی بر وجود یک سیاره فراخورشیدی به دور این ستاره به دست آمد. در مرحله بعد اخترشناسان از تلسکوپ فضایی فروسرخ اسپیتزر نیز برای انجام رصدهای تکمیلی استفاده کردند. اسپیتزر نیز توانست دو بار افت نور حاصل از گذر سیاره فراخورشیدی از مقابل ستاره را ثبت کند تا این کشف مورد تایید قرار بگیرد.
پس از تایید کشف و برای شناخت ویژگی‌های این سیاره اخترشناسان با استفاده از داده‌های تس و اسپیتزر اندازه سیاره فراخورشیدی AU Mic b را محاسبه کردند و به این نتیجه رسیدند که این سیاره حدود هشت درصد از سیاره نپتون بزرگ‌تر است.
در نهایت و با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی و روش‌های طیف‌سنجی اخترشناسان جرم این سیاره را نیز محاسبه کردند.
شواهدی مبنی بر وجود یک سیاره فراخورشیدی دیگر در این سامانه وجود دارد که برای تایید آن باید منتظر انجام رصدهای تکمیلی باشیم.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از منظومه AU Mic.
(Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA
