شناسایی دو جسم عظیم در آسمان توسط گایا که نباید وجود داشته باشند!

دانشمندانی که از داده‌های ماموریت گایا (Gaia) متعلق به آژانس فضایی اروپا استفاده می‌کنند، کشف بزرگی انجام داده‌اند: یک سیاره‌ی فراخورشیدی عظیم و یک کوتوله قهوه‌ای! این اولین بار است که یک سیاره صرفاً از طریق توانایی گایا در تشخیص “تزلزل” گرانشی کوچکی که در ستاره‌ی میزبان خود ایجاد می‌کند، شناسایی شده است. چیزی که این یافته را جذاب‌تر می‌کند این است که هر دو جسم به دور ستاره‌های کم‌جرم می‌چرخند، آرایشی که بسیار نادر در نظر گرفته می‌شود. این کشف‌های غیرمنتظره، درک ما از چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات و کوتوله‌های قهوه‌ای را به چالش می‌کشند.

گایا دو جسم آسمانی مرموز جدید را آشکار می‌کند

تحقیقات جدید منتشر شده در تاریخ ۴ فوریه (۱۶ بهمن ۱۴۰۳)، وجود دو جسم آسمانی مرموز را با استفاده از داده‌های فضاپیمای گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا تأیید می‌کند. اولین جسم، گایا-۴b، یک سیاره‌ی فراخورشیدی عظیم “ابر مشتری” است، در حالی‌که جسم دوم، گایا-۵b، یک کوتوله قهوه‌ای است. شگفت‌آور اینکه، هر دوی این اجسام غول‌پیکر به دور ستاره‌های کم‌جرم می‌چرخند و مدل‌های فعلی شکل‌گیری سیاره‌ای را به چالش می‌کشند.

گایا-۴b به دور ستاره‌ی قبلاً معمولی گایا-۴ که حدود ۲۴۴ سال نوری از زمین فاصله دارد، می‌چرخد. در همین حال، گایا-۵b به دور گایا-۵، ستاره‌ای که تقریباً ۱۳۴ سال نوری با ما فاصله دارد، چرخش می‌کند. این کشف‌ها، آنها را از نظر کیهانی نسبتاً نزدیک به ما، درست در همسایگی کهکشانی‌مان قرار می‌دهد. ماهیت غیرمنتظره‌ی آنها، سؤالات جدیدی را در مورد چگونگی شکل‌گیری چنین اجسام عظیمی در اطراف ستاره‌های کوچکتر مطرح می‌کند. ماموریت در حال انجام گایا، داده‌های حیاتی را برای کمک به دانشمندان در درک بهتر این سیستم‌های گیج‌کننده فراهم خواهد کرد.

گودموندور استفانسون از دانشگاه آمستردام، هلند، و نویسنده اول مطالعه جدید توضیح می‌دهد:

گایا-۴b حدود دوازده برابر سنگین‌تر از مشتری است. با یک دوره مداری ۵۷۰ روزه، این سیاره یک غول گازی نسبتاً سرد است.

گودموندور اضافه می‌کند:

گایا-۵b با جرمی در حدود ۲۱ برابر مشتری، یک کوتوله قهوه‌ای است، سنگین‌تر از یک سیاره اما برای حفظ همجوشی هسته‌ای برای تبدیل شدن به یک ستاره، خیلی سبک است.

از تلو تلو خوردن تا دنیاهای جدید

فضاپیمای گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا از زمان پرتاب خود در سال ۲۰۱۳، بزرگترین و دقیق‌ترین نقشه سه بعدی از کهکشان ما را ساخته است. این فضاپیما تا پایان مشاهدات علمی خود در ۱۵ ژانویه ۲۰۲۵، با چرخش آرام، آسمان را با دو تلسکوپ نوری اسکن و بارها موقعیت دو میلیارد جسم را با دقت بی‌نظیری مشخص کرد. از آنجایی‌که گایا به‌طور دقیق حرکت ستارگان را ردیابی می‌کرد، تکنیکی که به عنوان اخترسنجی شناخته می‌شود، انتظار می‌رود هزاران جسم جدید در داده‌های آن کشف شود.

سیاره‌ای که به دور یک ستاره می‌چرخد، یک “کشش” گرانشی کوچک ایجاد می‌کند که باعث می‌شود ستاره حول مرکز جرم خود “تلو تلو” بخورد و در یک حرکت چوب پنبه‌ای در آسمان حرکت کند. آسان‌ترین اجسام برای کشف با استفاده از اخترسنجی، اجسام پرجرم و در مدارهای دور از ستاره‌ی مادر خود هستند. قبلاً، وجود چند کوتوله قهوه‌ای پرجرم توسط تلسکوپ‌های دیگر تأیید شده بود که درخشش ضعیف آنها را در کنار ستاره‌های درخشان که گایا چنین تلو تلو خوردنی را برای آنها تشخیص داده بود، مشاهده کردند.

این در تضاد با روش گذر است که سیارات را هنگام عبور از مقابل ستاره خود تشخیص می‌دهد و به احتمال زیاد سیارات را در یک مدار نزدیک پیدا می‌کند و اگرچه تشخیص تلو تلو خوردن نشان می‌دهد که یک ستاره ممکن است سیاره‌ای داشته باشد، علل بالقوه دیگری نیز وجود دارد (مانند سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی)، بنابراین اکتشافات اخترسنجی باید با استفاده از روش‌های دیگر تأیید شوند.

نقشه‌برداری از اسرار ستاره‌های کم‌جرم

گودموندور می‌گوید:

گایا بارها این ستارگان را اسکن می‌کرد و به مرور زمان تصویر فزاینده‌ای دقیق‌تر می‌ساخت. در سال ۲۰۲۲، انتشار داده‌های شماره ۳ گایا شامل فهرستی از ستاره‌هایی بود که به نظر می‌رسید به گونه‌ای حرکت می‌کنند که گویی توسط یک سیاره‌ی فراخورشیدی کشیده می‌شوند. با استفاده از داده‌های طیف‌سنجی زمینی و تکنیک سرعت شعاعی برای بررسی این ستارگان، اولین سیاره و اولین کوتوله قهوه‌ای خود را تأیید کردیم.

ترکیب داده‌های اخترسنجی و سرعت شعاعی به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا تمام جزئیات مداری و جرم جسم در حال چرخش را پیدا کنند و فرصتی منحصر‌به‌فرد برای ایجاد تجسم‌های سه بعدی ارائه دهند.

گودموندور توضیح می‌دهد:

حدود ۷۵ درصد از ستارگان در کهکشان راه شیری، ستاره‌های کم‌جرم هستند که جرم آنها بین حدود ۱۰ تا ۶۰-۶۵ درصد جرم خورشید است. از آنجایی‌که آنها بسیار زیاد هستند، نزدیکترین ستاره‌های همسایه ما نیز محسوب می‌شوند. سیارات پرجرم در اطراف ستاره‌های کم‌جرم نسبتاً نادر هستند، اما وقتی رخ می‌دهند، باعث تلو تلو خوردن بزرگتر و بنابراین یک امضای اخترسنجی قوی‌تر می‌شوند که تشخیص آن آسان‌تر است.

گنجینه‌ای برای شکارچیان سیاره

در حالی‌که یک سیاره‌ی فراخورشیدی قبلی توسط ماموریت‌های گایا و هیپارکوس به‌طور همزمان پیدا شده بود، وجود گایا-۴b توسط داده‌های گایا به تنهایی آشکار شد.

هنگامی که دسته بعدی داده‌های گایا در سال ۲۰۲۶ منتشر شود، شامل ۵.۵ سال داده ماموریت خواهد بود که می‌تواند صدها – اگر نگوییم هزاران – سیاره و کوتوله قهوه‌ای را در اطراف ستاره‌های نزدیک کشف کند. این امر بینش‌های جدیدی در مورد چگونگی شکل‌گیری این اجسام مختلف به ما می‌دهد و گایا راه را برای عصر جدیدی از کشف اخترسنجی هموار می‌کند و منجر به درک عمیق‌تر سیستم‌های سیاره‌ای متنوعی می‌شود که کهکشان ما را پر می‌کنند.

شکستن رکورد جدید در تحقیقات سیاره‌های فراخورشیدی

متیو استندینگ، محقق آژانس فضایی اروپا که متخصص سیاره‌های فراخورشیدی نیز هست، توضیح می‌دهد:

این کشف، نوک کوه یخ هیجان‌انگیزی برای اکتشافات سیاره‌های فراخورشیدی است که می‌توانیم از گایا در آینده انتظار داشته باشیم. کشف گایا-۴b یک پیشرفت مهم در استفاده از اخترسنجی گایا برای تشخیص سیاره‌های فراخورشیدی است که روش‌های دیگر تشخیص سیاره‌های فراخورشیدی مورد استفاده توسط ماموریت‌های Cheops و ماموریت آینده پلاتو آژانس فضایی اروپا را تکمیل می‌کند.

یوهانس سالمن، دانشمند پروژه گایا در آژانس فضایی اروپا می‌گوید:

گایا قبلاً نشانه‌های آشکاری از سیاره‌های فراخورشیدی شناخته شده را دیده بود، اما این بار گایا دنیایی کاملاً جدید فراخورشیدی را آشکار کرد. کشف گایا-۴b نشان می‌دهد که چگونه اندازه‌گیری‌های دقیق گایا، تکنیک‌های کشف سیاره‌های فراخورشیدی را تکمیل می‌کند و فرصت‌های جدیدی را برای تحقیقات سیاره‌های فراخورشیدی ارائه می‌دهد. چهارمین انتشار داده گایا، گنجینه‌ای برای شکارچیان سیاره خواهد بود.

منبع: Scitechdaily