کشف یک سیاره فراخورشیدی جوان در همسایگی منظومه شمسی - شارژ 10

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 می گردد که 32 سال نوری از زمین فاصله دارد.

سن این ستاره سرد و کوچک که در دسته کوتوله های سرخ جای می گیرد حدود 20 تا 30 میلیون سال است. بنابراین AU Mic در مقیاس نجومی ستاره ای جوان محسوب می گردد. برای مقایسه سن خورشید حدود 4/5 میلیارد سال است.

آزمایشگاهی کم نظیر برای اخترشناسان

یکی از ویژگی های کوتوله های سرخ فعالیت شدید آن ها است که احتمال شکل گیری حیات در سیاراتی که در پیرامون آن ها قرار دارند را کاهش می دهد. با توجه به این نکته و همچنین اندازه سیاره فراخورشیدی AU Mic b نباید انتظار داشت این سیاره شرایط مناسبی برای شکل گیری حیات داشته باشد. با این حال بعضی ویژگی های خاص این سامانه می تواند به دانشمندان در درک بهتر فرآیند شکل گیری سیارات یاری 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 سوژه های جذاب دانشمندان قرار می دهد. ستاره ای که با دیسکی از مواد باقی مانده از دوران شکل گیری اش احاطه شده است.

این ستاره جزئی از یک گروه ستاره ای است. اخترشناسان پیش از این دو سیاره را به دور ستاره بتا سه پایه (Beta Pictoris)، یکی دیگر از ستاره های این مجموعه، کشف نموده اند.

با این که سن این دو منظومه تقریبا یکسان است اما سیارات این دو منظومه تفاوت های بسیاری با یک دیگر دارند. سیاره AU Mic b هر 8/5 روز یک بار به دور ستاره مادر می گردد و جرم آن حدود 58 برابر جرم زمین است. جرم دو سیاره ای که به دور ستاره بتا سه پایه 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 سه پایه 21 و 3/3 سال طول می کشد.

مقایسه سیارات این دو منظومه هم سن و آنالیز تفاوت های آن ها می تواند اطلاعات زیادی را درباره چگونگی شکل گیری سیارات در اختیار دانشمندان قرار دهد.

چالش های کشف سیاره فراخورشیدی AU Mic b

تلسکوپ تس برای کشف سیارات فراخورشیدی از روش گذر استفاده می نماید. در این روش تغییرات نور ستاره به دقت آنالیز می گردد. در صورت کاهش جزئی نور ستاره و تکرار آن می توان احتمال وجود یک سیاره فراخورشیدی به دور ستاره را عنوان کرد. سیاره ای که از زاویه دید ما از زمین درست از مقابل ستاره گذر می نماید و باعث کاهش بسیار جزئی نور ستاره می گردد. البته تایید کشف سیاره فراخورشیدی نیازمند انجام رصدهای تکمیلی و آنالیز دلایل احتمالی دیگری است که ممکن است باعث افت نور ستاره شده باشد.

روش گذر یکی از بهترین روش ها برای کشف سیارت فراخورشیدی است. بسیاری از سیارات فراخورشیدی شناخته شده با این روش و با یاری تلسکوپ های کپلر و تس کشف شده اند. اما کشف سیارات فراخورشیدی به دور ستاره هایی مانند AU Mic چالش های خاصی دارد. فعالیت شدید این ستاره ها و میدان مغناطیسی قوی آن ها باعث ایجاد لکه های ستاره ای می گردد. لکه های ستاره ای، که در خصوص خورشید با نام لکه های خورشیدی شناخته می شوند، مناطقی به نسبت سرد و تاریک در سطح ستاره هستند که درخشش ستاره را تغییر می دهند. از سوی دیگر میدان مغناطیسی قوی لکه های ستاره ای باعث ایجاد فوران های بزرگ می گردد که خود باعث تغییر نور ستاره می گردد.

به این ترتیب تشخیص افت نور حاصل از گذر یک سیاره از مقابل چنین ستاره هایی چالش های خاص خود را دارد.

تلسکوپ تس در تابستان سال 2018 ستاره AU Mic را رصد کرد. در این بازه زمانی این ستاره چند فوران بزرگ داشت که بعضی از آن ها حتی از قوی ترین زبانه های خورشیدی که تا کنون ثبت شده نیز قدرتمندتر بودند.

اخترشناسان در تحلیل رصدهای تس اثر فعالیت های ستاره را از داده ها حذف کردند. پس از آن و با آنالیز داده ها 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 ویژگی های این سیاره اخترشناسان با استفاده از داده های 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 بزرگ تر است.

در نهایت و با استفاده از تلسکوپ های زمینی و روش های طیف سنجی 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: NASAs Goddard Space Flight Center/Chris Smith (USRA