ناسا یک منظومه‌ی فراخورشیدی نزدیک با کمربند سیارکی کشف کرد
گروهی از پژوهشگران با کمک مشاهدات تلسکوپ فضایی «تس» (TESS) یک منظومه‌ی فراخورشیدی با سه سیاره کشف کرده‌اند که پیرامون ستاره‌ای جوان‌تر از خورشید می‌گردند و یک کمربند سیارکی هم اطراف آن‌ها قرار دارد.
این سامانه‌ی ستاره‌ای TOI 451 نام گرفته و در جریان ستاره‌ای «حوت-جوی» (Pisces-Eridanus) قرار دارد. این جریان که در یک سوم آسمان امتداد یافته، ستارگان بسیار جوانی دارد که سن آن‌ها تنها ۳ درصد سن منظومه‌ی شمسی است.
سیاره‌های این منظومه در اکتبر تا دسامبر ۲۰۱۸ (مهر تا آذر سال ۱۳۹۷) کشف و در سال‌های بعد به کمک تلسکوپ فضایی اسپیتزر که اکنون بازنشسته شده، دقیق‌تر مطالعه شدند. اما نکته‌ی جالب توجه آن است که این منظومه مانند منظومه‌ی شمسی یک کمربند سیارکی هم دارد.
داده‌های کاوشگر نقشه‌بردار فروسرخ میدان گسترده‌ی اجرام نزدیک زمین (NEOWISE) نشان می‌دهد که این منظومه در طول موج‌های ۱۲ و ۲۴ میکرومتر در نور فروسرخ تابش دارد. این موضوع بیانگر وجود یک دیسک سرد از گردوغبار و بقایای سنگی در این منظومه است. حلقه‌ای پراکنده از سنگ و گردوغبار که در فاصله‌ای معادل فاضله‌ی مشتری تا خورشید، پیرامون ستاره می‌چرخد. «الیزابت نیوتن» (Elisabeth Newton) از کالج فیزیک و نجوم دارتموث در هانوفر گفت: «این منظومه فقط ۱۲۰ میلیون سال عمر دارد و در فاصله‌ی ۴۰۰ سال نوری از ما قرار گرفته که باعث می‌شود امکان مطالعه‌ی آن فراهم باشد.»
به گفته‌ی او وجود سه سیاره با اندازه‌های ۲ تا ۴ برابر زمین، گزینه‌های امیدوارکننده‌ای برای آزمایش نظریه‌های موجود درباره‌ی چگونگی تکامل جو سیاره‌هاست. جریان‌های ستاره‌ای زمانی تشکیل می‌شوند که گرانش کهکشان خوشه‌های ستاره‌ای یا کهکشان‌های کوتوله را پراکنده می‌کند. بدین ترتیب ستاره‌ها در مدار اصلی خوشه به حرکت درمی‌آیند و یک گروه کشیده را تشکیل می‌دهند که به‌تدریج پراکنده می‌شوند.
اینفوگرافیک منظومه‌ی ستاره‌ای TOI 451
مشاهدات دیگر حاکی از آن است که TOI 451 به احتمال زیاد دارای دو ستاره‌ی همدم است در فاصله‌ای بسیار دورتر از سیاره‌های منظومه، پیرامون یکدیگر می‌چرخند. این مجموعه ستاره‌ی دوتایی که هر یک از ستاره‌های آن ۴۵ درصد خورشید جرم دارند و فقط ۲ درصد انرژی خورشید را از خود ساطع می‌کنند، در فاصله‌ای بسیار طولانی نسبت به ستاره‌ی اصلی قرار گرفته‌اند به طوری که نور آن‌ها برای رسیدن به ستاره ۲۷ روز در راه است.
در سال ۲۰۱۹ هم تیمی به سرپرستی «استفان مینگاست» (Stefan Meingast) از دانشگاه وین از داده‌های ماهواره‌ی گایا (Gaia) برای کشف جریان ستاره‌ای «حوت-جوی» استفاده کردند. نام این جریان از صورت‌های فلکی برگرفته شده که دارای تمرکز بیشتری از ستاره‌های آن هستند. این جریان در مجموع در طول ۱۴ صورت فلکی و ۱۳۰۰ سال نوری کشیده شده است.
پس از آن پژوهشگران دانشگاه کلمبیا به سرپرستی «جیسون کورتیس» (Jason Curtis) با کمک داده‌های تس این جریان ستاره‌ای را تجزیه‌وتحلیل کرد. این بررسی نشان داد که ستاره‌های جوان سریع‌تر از همتایان قدیمی خود می‌چرخند و همچنین لکه‌های ستاره‌ای شاخص‌تری دارند که با گردش ستاره، امکان اندازه‌گیری تغییرات روشنایی ستاره را توسط فضاپیمای تس را فراهم می‌کنند.
«جسی کریستنسین» (Jessie Christiansen) از آرشیو سیاره‌های فراخورشیدی ناسا و یکی از نویسندگان این مقاله که ۱۴ ژانویه در The Astronomical Journal منتشر شده است، گفت: «به کمک پوشش تقریبا کامل تس در سراسر آسمان، داده‌های سیاره‌های اطراف اعضای این جریان، هنگام شناسایی آن معلوم بود. داده‌های این فضاپیما در سال‌های آینده مرزهای دانش ما را درباره‌ی سیاره‌های فراخورشیدی و سامانه‌های آن‌ها گسترش می‌دهد.»
جریان ستاره‌ای حوت-جوی
Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
ستاره‌ی جوان TOI 451 که منجمان آن را با نام CD-38 1467 می‌شناسند، با فاصله‌ی حدود ۴۰۰ سال نوری در صورت فلکی «جوی» قرار دارد. این ستاره ۹۵ درصد خورشید جرم دارد اما ۱۲ درصد کوچکتر از آن است و دمای آن کمی پایین‌تر و انرژی گسیل شده از آن ۳۵ درصد از خورشید است. این ستاره هر ۵٫۱ روز به دور خودش می‌چرخد که ۵ برابر سریع‌تر از خورشید است.
حتی دورترین سیاره‌ی TOI 451 سه برابر نزدیک‌تر از عطارد به خورشید می‌چرخد بنابراین همه‌ی این سیاره‌ها کاملا داغ هستند و شرایط مناسب حیات را ندارند. برآورد دمای این سیازه‌ها از ۱۲۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برای داخلی‌ترین تا ۴۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برای سیاره‌ی بیرونی متغیر است.
سیاره‌ی TOI 451 b با جرمی ۲ تا ۱۲ برابر زمین، هر ۱٫۹ روز به دور ستاره‌ی مادر می‌چرخد و اندازه‌ای تقریبا ۱٫۹ برابر زمین هم دارد. TOI 451 c هر ۹٫۲ روز یک مدار خود را کامل می‌کند و با جرم ۳ تا ۱۶ برابر زمین، سه برابر زمین است. TOI 451 d هم که دورترین سیاره است هر ۱۶ روز ستاره را دور می‌زند و دارای جرمی ۴ تا ۱۹ برابر و اندازه‌ای ۴ برابر زمین است.
ستاره‌شناسان انتظار دارند که سیاره‌هایی به بزرگی این سیاره‌ها، با وجود نزدیک بودن به ستاره‌ی مادر، بیشتر جو خود را حفظ کنند. نظریه‌های موجود در زمینه‌ی تکامل جو در منظومه‌هایی که به سن TOI 451 می‌رسند، طیف گسترده‌ای از خصوصیات آن‌ها را پیش‌بینی می‌کند.
«الیسا کوینتانا» (Elisa Quintana) اخترفیزیکدان مرکز فضایی گادرد ناسا گفت: «با اندازه‌گیری نور گذشته از جو در طول موج‌های گوناگون، می‌توانیم ترکیب شیمیایی و وجود ابر یا مه در ارتفاع بالا را بسنجیم و سیاره‌های TOI 451 اهداف بسیار خوبی برای مطالعات این‌چنینی با هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب در آینده خواهند بود.» بدین ترتیب رصد نور گذر کرده از جو این سیارات، نه تنها فرصتی برای مطالعه‌ی این مرحله از تکامل است بلکه می‌تواند به دقیق‌تر کردن مدل‌های فعلی هم کمک کند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از کمربند سیارکی فراخورشیدی
Credit: NASA/JPL-Caltech
منبع: NASA
