کشف دورترین سیاره فراخورشیدی

فرارو: ستاره شناسان می‌گویند بر اساس داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر موفق به شناسایی سیاره‌ای فراخورشیدی در فاصله ۱۷۰۰۰ سال نوری از ما شدند. این دورترین دنیایی است که رصدخانه شکار سیاره تا به حال آن را گرفته است که به میزان دو برابر، فاصله رکورد قبلی را افزایش می‌دهد. اما به طرز شگفت انگیزی، این سیاره فراخورشیدی دوقلوی مشتری به نظر می‌رسد، با جرمی مشابه و تقریباً در فاصله‌ای مشابه با فاصله مشتری از خورشید، به دور ستاره خود در حال چرخش است.

این سیاره که K۲-۲۰۱۶-BLG-۰۰۰۵Lb نام دارد، اولین سیاره فراخورشیدی را نشان می‌دهد که از طریق یک آزمایش داده که در سال ۲۰۱۶ جمع آوری شده، کشف می‌شود. در این آزمایش ۲۷ شی احتمالی با استفاده از تکنیکی به نام میکرولنزینگ گرانشی به جای روش تشخیص اولیه کپلر شناسایی شده است. نتایج این کشف که به ماهانه Royal Astronomical Society ارسال شده، در سرور پیش‌چاپ arXiv نیز موجود است.

ایمون کرینز، ستاره شناس دانشگاه منچستر می‌گوید: «کپلر هرگز برای یافتن سیارات با استفاده از میکرولنز طراحی نشده است، بنابراین، از بسیاری جهات، شگفت انگیز است که توانسته این کار را انجام داده است.» فضاپیمای کپلر در افزایش آگاهی ما نسبت به سیارات فراخورشیدی، نقش بسزایی داشته است. این تلسکوپ فضایی در سال ۲۰۰۹ پرتاب شد و نزدیک به ۱۰ سال را صرف شکار سیارات خارج از منظومه شمسی یا سیارات فراخورشیدی کرد. در طی این زمان، مشاهدات آن بیش از ۳۰۰۰ سیاره فراخورشیدی را ثبت و ۳۰۰۰ نامزد احتمالی دیگر را تأیید کرد.

تکنیک رصد این تلسکوپ به طرز مبتکرانه و فریبنده‌ای ساده است. کپلر به میدان‌هایی از ستارگان خیره شده و با تشخیص تغییرات ضعیف و منظم در نور ستارگان، یک سیاره فراخورشیدی در مدار یک ستاره را کشف می‌کند. این روش «گذر» نامیده می‌شود و برای یافتن سیارات فراخورشیدی بزرگ که در نزدیکی ستاره هایشان هستند، کاربرد دارد. اما روش میکرولنزینگ کمی پیچیده‌تر است و از ویژگی جاذبه و هم‌ترازی شانسی استفاده می‌کند. جرم جسمی مانند سیاره، انحنای گرانشی فضا-زمان را در اطراف خود ایجاد می‌کند. اگر آن سیاره از مقابل یک ستاره بگذرد، فضا-زمان منحنی اساساً مانند یک ذره بین عمل می‌کند که بسیار ضعیف و مختصر باعث روشن شدن نور ستاره می‌شود.

میکرولنز گرانشی در یافتن سیارات فراخورشیدی با فاصله‌ای طولانی از زمین، که به دور ستاره‌هایشان در فواصل بسیار بزرگ می‌چرخند، مفید است. دورترین سیاره فراخورشیدی که تا به امروز با روش میکرولنز کشف شده، جهانی به جرم زمین و در فاصله ۲۵۰۰۰ سال نوری از ما است. از آنجایی که کپلر برای تشخیص تغییرات در نور ستارگان بهینه شده است، تیمی از محققان به رهبری دانشگاه منچستر اخیراً به این فکر افتادند که داده‌های کپلر را برای رویداد‌های میکرولنزینگ، از یک پنجره رصدی در طول چندین ماه در سال ۲۰۱۶ بررسی کنند. آن‌ها ۲۷ رویداد را شناسایی کردند که پنج مورد از آن‌ها کاملاً جدید بودند و هنوز در داده‌های تلسکوپ‌های زمینی شناسایی نشده بودند.

کرینز توضیح داد: «برای دیدن این اثر نیاز به هم‌ترازی تقریباً کامل بین منظومه سیاره‌ای پیش‌زمینه و یک ستاره پس‌زمینه است. احتمال اینکه یک ستاره پس‌زمینه تحت تاثیر سیاره‌ای قرار بگیرد، ده‌ها تا صد‌ها میلیون در مقابل یک است. اما صد‌ها میلیون ستاره در مرکز کهکشان ما وجود دارد؛ بنابراین کپلر فقط به مدت سه ماه نشسته و آن‌ها را تماشا کرد.» یکی از این پنج رویداد K2-2016-BLG-0005Lb بود که کاندیدایی مناسب برای یک سیاره فراخورشیدی که به دور یک ستاره می‌چرخد به نظر می‌رسید؛ بنابراین این تیم مجموعه‌های داده‌ها از این پنج مورد را با بررسی‌های زمینی که در زمان کپلر به همان نقطه آسمان نگاه می‌کردند، جستجو کردند تا سیگنال آن‌ها را تأیید کنند.

آن‌ها دریافتند که کپلر سیگنال را کمی زودتر و کمی طولانی‌تر از پنج جستجوگر زمینی مشاهده کرده است. این مجموعه داده ترکیبی به تیم اجازه داد تا تعیین کند که جرم سیاره فراخورشیدی حدود ۱.۱ برابر مشتری است و در فاصله دایره‌ای ۴.۴ واحد نجومی به دور ستاره خود می‌چرخد. این در حالی است که میانگین فاصله مشتری از خورشید ۵.۲ واحد نجومی است. کرینز گفت: «تفاوت در نقطه دید بین کپلر و رصدگران روی زمین به ما این امکان را می‌دهد که مکان‌هایی را که منظومه سیاره‌ای در امتداد خط دید ما قرار می‌دهد، شناسایی کنیم. کپلر همچنین قادر بود فارغ از محدودیت‌های آب و هوا یا نور روز رصد کند و به ما امکان داد تا جرم سیاره فراخورشیدی و فاصله مداری آن از ستاره میزبانش که حدود ۶۰ درصد جرم خورشید خودمان است را دقیقاً تعیین کنیم.»

اگرچه ما در حال حاضر اطلاعات زیادی در مورد این سیستم نداریم، اما این یافته پیامد‌هایی برای جستجوی ما برای حیات فرازمینی دارد. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد مشتری ممکن است نقش مهمی در شرایطی داشته باشد که به زمین اجازه ظهور و رشد را می‌داد. یافتن آنالوگ‌های مشتری که به دور ستاره‌های دوردست می‌چرخند می‌تواند راهی برای شناسایی این شرایط باشد. این واقعیت که کپلر توانست این نوع از رصد را انجام دهد، نویدبخش ابزار‌های آینده است که برای میکرولنز طراحی خواهند شد. تلسکوپ فضایی Nancy Grace Roman Space Telescope ناسا که قرار است در پنج سال آینده پرتاب شود، به دنبال رویداد‌های میکرولنزینگ خواهد بود، همانطور Euclid ESA که برای پرتاب در سال آینده برنامه ریزی شده است.