آیا اخترشناسان نخستین سیاره‌ی فراخورشیدی بیرون از راه شیری را یافته‌اند؟

امیر نیک‌رو

۷ مهر ۱۳۹۹ | ۱۲:۳۰ ۸ مهر ۱۳۹۹ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه

تاکنون سیاره‌های فراخورشیدی بسیاری کشف شده است اما همه‌ی آن‌ها را در کهکشان خودمان یافته‌ایم. اکنون دانشمندان نخستین گزینه‌ی احتمالی را به‌عنوان یک سیاره‌ی فراخورشیدی بیرون از راه شیری پیدا کرده‌اند.

از زمان کشف نخستین سیاره‌ی فراخورشیدی در سال ۱۹۹۲ (۱۳۷۰ خورشیدی) ستاره‌شناسان هزاران نمونه دیگر را یافته‌اند و تخمین زده می‌شود که کهکشان راه شیری میزبان ۴۰ میلیارد منظومه‌ی دارای سیاره است.

بنابراین تصور وجود سیاره‌های فراخورشیدی در کهکشان‌های دیگر، به ویژه کهکشان‌های شبیه به راه شیری، دور از ذهن نیست. اما مشکل اصلی، رصد این سیاره‌هاست.

کهکشان‌های دیگر بسیار دور هستند و از دید ناظر زمینی، ستارگان آن‌ها در ناحیه‌ای بسیار کوچک از فضا گنجانده شده‌اند. به این ترتیب تشخیص ستارگانی که اثر چرخش سیاره به دور آن‌ها قابل شناسایی باشد، بسیار دشوار است. بنابراین متأسفانه سیاره‌های بیرون از راه شیری از دید ستاره‌شناسان پنهان می‌مانند.

اکنون «روزن دی استفانو» (Rosanne Di Stefano) و همکارانش از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان، از کشف یک نامزد احتمالی برای سیاره‌ای فراخورشیدی در کهکشانی دیگر خبر می‌دهند. آن‌ها نشانه‌هایی از یک سیاره در کهکشان گرداب (M51) که در نزدیکی صورت فلکی خرس بزرگ (دب اکبر) قرار گرفته و ۲۳ میلیون سال نوری با زمین فاصله دارد، یافته‌اند.

این جهان بیگانه که M51-ULS-1b نام گرفته است، به احتمال زیاد کوچکتر از زحل است و در فاصله‌ای ۱۰ برابر فاصله‌ی زمین تا خورشید، به دور یک سامانه‌ی دوتایی می‌چرخد.

چنین رصد دقیقی در شرایط ویژه‌ای ممکن شده است. سامانه‌ی دوتایی میزبان این سیاره، از یک ستاره‌ی نوترونی یا سیاهچاله تشکیل شده است که با سرعت زیادی ستاره‌ی مجاور را می‌بلعد. هجوم غبار ستاره‌ای انرژی زیادی آزاد می‌کند و این سیستم را به یکی از درخشان‌ترین منابع پرتو ایکس در کهکشان گرداب تبدیل می‌سازد. درخشندگی پرتو ایکس این سامانه‌ی دوتایی تقریبا ۱ میلیون برابر درخشندگی خورشید در تمام طول موج‌هاست.

منابع ابَردرخشان پرتو ایکس نادر هستند و به طور پراکنده در سراسر کهکشان گرداب توزیع شده‌اند. این موضوع جداسازی آن‌ها را در پس‌زمینه‌ی ستارگان دیگر، آسان می‌کند.

ناسا تصاویر خیره‌کننده‌ای از کهکشان‌ها، ستارگان و بقایای ابرنواختری منتشر کرد

تصاویر پرتو ایکس

از سویی منابع این پرتو ایکس که سیاهچاله یا ستاره‌ی نوترونی است، بسیار کوچک است. این بدان معناست که یک سیاره به اندازه‌ی کیوان (زحل) که در فاصله‌ی ۱ میلیارد کیلومتری آن قرار دارد، در صورت قرار گرفتن بین سامانه‌ی دوتایی و زمین، می‌تواند منبع پرتو ایکس را کاملا بپوشاند.

جالب است که در ۲۰ سپتامبر ۲۰۱۲ (۳۰ شهریور ۱۳۹۱) دقیقا چنین چیزی رخ داده است و به گفته‌ی دانشمندان خوشبختانه رصدخانه‌ی پرتو ایکس چاندرا در آن هنگام به همان محدوده نگاه می‌کرد و مشاهده کرد که منبع پرتو ایکس طی تنها ۳ ساعت، کم‌نور و سپس دوباره نمایان شد.

با توجه به اینکه داده‌های چاندرا برای چنین زمان کوتاهی بررسی نمی‌شدند، در آن زمان کسی متوجه این موضوع نشد. اما وقتی دی استفانو و همکارانش به داده‌ها نگاه کردند، نشانه‌های چنین رویدادی کاملا مشخص بود.

دلایل گوناگونی وجود دارد که باعث می‌شود منبع پرتو ایکس، کم‌نور شود. یک نمونه می‌تواند وجود ستاره‌ی کوچک دیگری مانند یک کوتوله‌ی سفید باشد که منبع پرتو ایکس را می‌پوشاند. اما این تیم پژوهشی می‌گوید M51-ULS-1b نمی‌تواند یک کوتوله‌ی سفید یا ستاره‌ای از نوع دیگر باشد، زیرا این سامانه‌ی دوتایی برای تکامل جرمی در این نزدیکی بسیار جوان است.

یک توضیح احتمالی دیگر، تغییرات طبیعی است که می‌تواند بر اثر قطع‌شدن موقت جریان ماده‌ای باشد که به درون سیاهچاله یا ستاره‌ی نوترونی فرو می‌ریزد. دی استفانو و همکارانش می‌گویند در این‌باره‌ درخشندگی به شکل مشخصی تغییر می‌کند به طوری که فرکانس‌های نوری با انرژی بالاتر سریع‌تر از فرکانس‌های با انرژی پایین‌تر تغییر می‌کنند و به شکلی متفاوت به حالت قبل بازمی‌گردند.

۵۰ سیاره‌ی فراخورشیدی به کمک هوش مصنوعی تأیید شد

زمان گذر

اما در این‌باره، همه‌ی فرکانس‌های نوری، هم‌زمان کم‌رنگ شدند و به حالت قبل بازگشتند که نمایانگر یک گرفت است. آن‌ها خاطرنشان کردند: «این فرآیند تقریبا متقارن است و شکلی مانند گرفت‌های معمول دارد که در آن ابعاد منبع و جرم گذرنده، قابل قیاس با یکدیگر است.»

اکنون که نخستین نمونه احتمالی برای یک سیاره در کهکشانی دیگر یافت شده است، دی استفانو و همکارانش می‌گویند که نمونه‌های دیگر هم احتمالا به‌سرعت پیدا خواهد شد. این تیم پژوهشی فقط بخشی از داده‌های پرتو ایکس رصدخانه‌ی چاندرا را برای یافتن این سیاره‌ی فراخورشیدی احتمالی بیرون از راه شیری مطالعه کرده است.

جایی که این داده‌ها از آن آمده است، نمونه‌های بسیار بیشتری هم وجود دارد. این تیم می‌گوید: «بایگانی‌ها دارای داده‌های کافی برای انجام کاوش‌هایی ۱۰ برابر و بیشتر از کاری است که ما انجام دادیم. بنابراین پیش‌بینی می‌کنیم که بیش از ده سیاره‌ی احتمالی دیگر در مدارهای بزرگ وجود داشته باشد.» این موضوع در حالی بیان می‌شود که داده‌ها به طور مرتب افزایش هم می‌یابد.

بنابراین اگرچه M51-ULS-1b می‌تواند نخستین سیاره‌ی فراخورشیدی بیرون از راه شیری باشد اما بعید است که آخرین مورد باشد.