تلسکوپ‌های پیشرفته جهان‌های مخفی که به دور ستاره‌های درخشان می‌چرخند را آشکار می‌کنند!

اخترشناسان به‌تازگی داده‌های تلسکوپ گایا (Gaia) و ابزار GRAVITY را برای تصویربرداری از اجرام کم نور در نزدیکی ستارگان درخشان ترکیب کرده و توانستند به‌طور بالقوه انقلابی در کاوش سیارات فراخورشیدی مجاور ایجاد کنند.

تشخیص اجرام کم‌نور نزدیک ستاره‌های روشن بسیار دشوار است. اما با ترکیب داده‌های تلسکوپ فضایی گایا آژانس فضایی اروپا (ESA) با ابزار GRAVITY رصدخانه جنوبی اروپا (ESO)، دانشمندان موفق به انجام این کار شدند. آنها اولین سیگنال‌های نوری همسایه‌های کم‌نور هشت ستاره درخشان را ثبت کردند. این تکنیک امکان ثبت تصویر از سیارات در حال گردش نزدیک به ستاره‌های میزبان خود را فراهم می‌کند.

دانشمندان همسایه‌های پنهان ستاره‌های روشن را شناسایی می‌کنند!

آیا تا به حال سعی کرده‌اید از یک حشره شب‌تاب کنار یک چراغ خیابانی روشن عکس بگیرید؟ احتمالاً تنها چیزی که در تصویرتان خواهید دید، تابش چراغ است. این همان مشکلی است که اخترشناسان در تعقیب ستاره‌ها یا سیارات کم‌نور و کوچک نزدیک به یک ستاره روشن دارند.

برای حل این مشکل، تیمی بین‌المللی از اخترشناسان به رهبری توماس ویترهالدر از رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) با جستجو در داده‌های گایا که صدها هزار ستاره مشکوک به داشتن همسایه را فهرست می‌کند، کار خود را آغاز کردند. اگرچه این همسایه‌ها برای مشاهد مستقیم توسط گایا به اندازه کافی روشن نیستند، اما حضور آنها باعث نوسانات کوچکی در مسیر ستاره‌های میزبان می‌شود که تنها گایا می‌تواند آنها را اندازه‌گیری کند.

این گروه هشت ستاره را در کاتالوگ مدارهای ستاره‌ای گایا شناسایی کرد که باید توسط ابزار GRAVITY، دستگاه پیشرفته تداخل‌سنجی نزدیک مادون قرمز در تلسکوپ بسیار بزرگ ESO در Cerro Paranal شیلی هدف قرار بگیرند. GRAVITY نور مادون قرمز را از تلسکوپ‌های مختلف ترکیب می‌کند تا جزئیات کوچکی از اجرام کم‌نور را با تکنیکی به نام تداخل‌سنجی بدست آورد.

اکتشافات چشمگیر

به لطف چشم تیزبین و حساس GRAVITY، این ابزار سیگنال نوری هر هشت همسایه پیش‌بینی‌شده را شناسایی کرد که هفت مورد از آنها قبلاً ناشناخته بودند. سه مورد از این همسایه‌ها ستاره‌هایی بسیار کوچک و کم‌نور بوده، در حالیکه پنج تای دیگر کوتوله‌های قهوه‌ای هستند. این اجرام آسمانی بین سیارات و ستاره‌ها قرار می‌گیرند؛ بزرگتر از بزرگترین سیارات اما سبک‌تر و کم‌نورتر از سبک‌ترین ستاره‌ها!

در این مطالعه، یکی از کوتوله‌های قهوه‌ای مشاهده‌شده در همان فاصله‌ای که زمین از خورشید قرار دارد، به دور ستاره‌ی میزبان خود می‌چرخد. این اولین باری است که یک کوتوله قهوه‌ای اینقدر نزدیک به ستاره میزبان خود به‌طور مستقیم مشاهده شده است.

همکاری تحقیقاتی پیشرفته در حوزه‌ی فضایی

توماس توضیح می‌دهد:

“ما نشان داده‌ایم که امکان ثبت تصویر از یک همسایه کم‌نور، حتی زمانی که به ستاره میزبان خود بسیار نزدیک است، وجود دارد. این دستاورد به کمک همکاری قابل توجه بین گایا و GRAVITY امکان‌پذیر شد. تنها گایا می‌تواند چنین سیستم‌ فشرده‌ای را شناسایی کند که یک ستاره و یک همسایه  ‘پنهان’ را میزبانی می‌کند. پس از شناسایی، این GRAVITY است که می‌تواند برای تصویربرداری از جسم کوچکتر و کم‌نورتر با دقتی بی‌سابقه وارد عمل شود.”

در یک مطالعه قبلی، اخترشناسان از داده‌های گایا و یک رصدخانه زمینی دیگر برای ثبت تصویر از یک سیاره غول‌پیکر گازی استفاده کردند. فاصله‌ی این سیاره از ستاره میزبانش حدود 17 برابر فاصله زمین تا خورشید است، این رصدخانه زمینی، زاویه‌ای از آسمان را ردیابی می‌کند که بسیار وسیع‌تر از جدایی معمول همسایه‌های تصویربرداری شده توسط GRAVITY در این نتیجه جدید است،.

همسایه‌های کوچک‌تر که از مشاهدات گایا استنباط شده‌اند، معمولاً در زاویه‌های جدایی کوچکی در حدود چند ده میلی‌ثانیه قوسی قرار دارند که تقریباً به اندازه یک سکه از فاصله 100 کیلومتری است.

توماس ادامه می‌دهد:

“در مشاهدات ما، داده‌های گایا به‌عنوان نوعی تابلو راهنما عمل می‌کنند. بخشی از آسمانی که ما می‌توانیم با GRAVITY ببینیم بسیار کوچک است، بنابراین باید بدانیم کجا نگاه کنیم. اندازه‌گیری‌های دقیق و بی‌نظیر گایا از حرکات و موقعیت‌های ستارگان برای هدایت ابزار ما به سمت درست در آسمان ضروری است.”

تیم رویایی

در هم آمیختن قدرت گایا و GRAVITY، از استفاده از داده‌های گایا برای برنامه‌ریزی مشاهدات و تشخیص‌ همسایه‌ها فراتر می‌رود. با ترکیب این دو مجموعه داده، دانشمندان توانستند جرم اجرام آسمانی را به‌صورت جداگانه اندازه‌گیری کرده و جرم ستاره میزبان و همسایه مربوطه را از هم جدا کنند.

GRAVITY همچنین تفاوت بین همسایه و ستاره میزبانش را در طیف وسیعی از طول موج‌های مادون قرمز اندازه‌گیری کرد. با افزودن تخمین‌هایی از جرم، این اطلاعات، تیم تحقیقاتی را قادر ساخت تا سن همسایه‌ها را نیز ارزیابی کند. به‌طوری شگفت‌آور، دو مورد از این کوتوله‌های قهوه‌ای با توجه به اندازه و سنی که دارند کم‌نورتر از انتظار هستند. یک توضیح برای این موضوع می‌تواند این باشد که حتی خود کوتوله‌ها نیز همسایه‌های کوچک‌تری دارند!

شکار سیارات فراخورشیدی

پس از نشان دادن قدرت مجموعه گایا-GRAVITY، اکنون دانشمندان به دنبال ردیابی همسایه‌های احتمالی سیارات و ستاره‌های فهرست‌شده در کاتالوگ گایا هستند.

یوهانس سلمان، دانشمند گایا ESA می‌گوید:

“توانایی آشکار کردن حرکات کوچک جفت‌های نزدیک در آسمان، مأموریتی منحصربه‌فرد برای گایاست. کاتالوگ بعدی که به عنوان بخشی از چهارمین انتشار داده (DR4) در دسترس قرار خواهد گرفت، مجموعه‌ای حتی غنی‌تر از ستارگان با همسایه‌های بالقوه کوچک‌تر را در بر خواهد داشت. این نتیجه در جستجوی سیارات در کهکشان ما موجب نوآوری خواهد شد و به ما نوید نگاهی تازه‌ به جهان‌های دوردست را می‌دهد.”

منبع: Scitechdaily