سیاره‌های زمین‌مانند در گورستان‌های کیهانی کمیاب‌تر از تصور پیشین هستند

یافته‌های جدید دانشمندان نشان می‌دهد که احتمال زنده‌ ماندن سیاره‌های شبیه به زمین در شرایط پرآشوب پس از مرگ ستاره‌ها از آنچه قبلاً تصور می‌شد کمتر است. این موضوع به این معنی است که اولین سیاره فراخورشیدی کشف‌شده در ۳۰ سال پیش ممکن است شرایط عجیب‌تری داشته باشد.

سیاره فراخورشیدی PSR B1257+12B در سال ۱۹۹۲ توسط دو اخترشناس به‌نام‌های الکس ولشتان و دیل فریل کشف شد. این سیاره جرمی مشابه زمین دارد و به‌دور ستاره‌ی غیرمعمول و مرده‌ از نوع تپ‌اختر گردش می‌کند. پس از کشف این سیاره مشخص شد که دو سیاره فراخورشیدی دیگر شبیه به جهان‌های سنگی منظومه‌ی شمسی به‌دور این ستاره در گردش هستند.

بااین‌حال بزرگ‌ترین مطالعه‌ی انجام‌شده روی تپ‌اخترها نشان می‌دهد که منظومه‌های حاوی این ستاره‌های مرده به‌ندرت سیاره‌هایی شبیه به زمین را در خود جای می‌دهند. از این‌رو می‌توان گفت پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲ که ناسا از آن با عبارت گورستان کیهانی یاد می‌کند یک منظومه‌ی کاملاً نادر است.

همچنین شرایط این منظومه که در فاصله‌ی ۲۳۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد به‌گونه‌ای است که قابلیت میزبانی آن از سیاره‌های شبیه به زمین را کمتر می‌کند. تپ‌اختری که در قلب این منظومه قرار دارد در هر ۶٫۲۲ میلی‌ثانیه یک‌ بار به‌دور خود می‌گردد (یا به عبارتی ۱۶۱ دور در هر ثانیه) و سیاره‌های منظومه‌ی خود را با تشعشعات مرگباری که حتی از زمین نیز قابل‌ تشخیص است بمباران می‌کند. شاید به‌ همین دلیل است که نام مستعار این ستاره را لیچ گذاشته‌اند. لیچ به‌معنی مرده‌ی متحرک نام یک شخصیت فانتزی شرور در داستان‌های علمی تخیلی است که نیروهای جادویی دارد.

مطالعه‌ای که روی ۸۰۰ تپ‌اختر توسط محققان رصدخانه‌ی بریتانیایی جودرل بانک در پنجاه سال گذشته انجام شده نشان می‌دهد که تنها ۰٫۵ درصد از تپ‌اختر‌ها شامل سیاره‌هایی با جرمی مشابه جرم زمین می‌شوند. یافته‌های این محققان در آخرین نسخه از ژورنال علمی یادداشت‌های ماهانه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده است.

یافته‌های این مطالعه به پیچیده‌تر شدن نحوی‌ زنده‌ ماندن سیاره‌ها در مدار ستاره‌های تپ‌اختر منجر می‌شود. تپ‌اختر‌ها مانند تمام ستاره‌های نوترونی زمانی تشکیل می‌شوند که سوخت همجوشی هسته‌ای در هسته‌ی ستاره‌های غول‌پیکر به پایان می‌رسد و فشار بیرونی که باعث جلوگیری از فروپاشی گرانشی ستاره می‌شود از بین می‌رود.

پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲بی، اولین سیاره فراخورشیدی کشف‌شده، به دور یک ستاره‌ی مرده گردش می‌کند.

درنتیجه‌ی این فروپاشی یک انفجار ابرنواختری بزرگ به‌وقوع می‌پیوندد. قدرت این انفجار به‌حدی است که شدت روشنایی آن می‌تواند از روشنایی تمام ستاره‌های موجود در کهکشان میزبان آن بیشتر باشد. در نهایت پس از وقوع انفجار چیزی که از ستاره برجا می‌ماند یک ستاره‌ی بسیار کوچک اما چگال است. ستاره‌های نوترونی به‌قدری چگال هستند که گویی جرم خورشید در داخل ستاره‌ای به شعاع یک شهر جمع شده باشد. ستاره‌های نوترونی از چگال‌ترین مواد شناخته‌شده در کیهان ساخته می‌شوند و هر قاشق چای‌خوری از آن می‌تواند ۳٫۶ تریلیون کیلوگرم وزن داشته باشد.

تپ‌اخترها نوع خاصی از ستاره‌های نوترونی هستند که به‌ دلیل سرعت بالای چرخش و میدان‌های مغناطیسی قوی خود پرتوهای درخشانی از امواج رادیویی گسیل می‌کنند. کاملیا نیتو دانشجوی دوره‌ی دکترا از دانشگاه منچستر در این باره می‌گوید:

تپ‌اخترها مانند فانوس‌های دریایی کیهانی هستند که با هر بار چرخش امواجی تولید می‌کنند که تا زمین می‌رسد. این سیگنال‌ها توسط تلکسوپ‌های رادیویی قابل شناسایی هستند و موضوع جذابی برای تحقیقات علمی به‌شمار می‌روند.

برخی از منظومه‌های تپ‌اختری ممکن است میزبان سیاره‌ها فراخورشیدی شگفت‌انگیزی باشند که در هیچ جای دیگری از کیهان یافت نمی‌شوند. اما به‌نظر می‌رسد شرایط پرآشوب تولد تپ‌اخترها و ادامه‌ی حیات آن‌ها باعث می‌شود شانس ظهور سیاره‌های شبیه‌ به زمین در این منظومه‌ها پایین باشد.

نیتو عضوی از یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه منچستر است که بزرگ‌ترین مطالعه‌ی انجام‌شده در خصوص سیاره‌ها منظومه‌های تپ‌اختری تا‌ به امروز را به سرانجام رسانده‌اند. این تیم در بررسی‌های خود بر سیاره‌های با جرمی تا ۱۰۰ برابر جرم زمین و تناوب‌های مداری ۲۰ روز تا ۱۷ سال تمرکز کردند. محققان درنهایت موفق به شناسایی ۱۰ سیاره فراخورشیدی از این دست شدند و به‌نظر می‌رسد منظومه‌ی PSR J2007+3120 بیشترین شانس میزبانی از سیاره‌ها فراخورشیدی مشابه زمین را داشته باشد. محققان معتقدند این تپ‌اختر که در فاصله‌ی ۱۷ هزار سال نوری از زمین قرار دارد می‌تواند میزبان دو سیاره با جرم‌هایی چند برابر جرم زمین و تناوب‌های مداری ۱٫۹ سال و ۳٫۹ سال باشد.

اما آیا سیاره‌های که به‌دور تپ‌اخترها گردش می‌کنند دارای جرم و تناوب‌های مداری شبیه به‌هم هستند؟ متأسفانه اخترشناسان به شواهد کافی برای اثبات این موضوع دست پیدا نکردند. بااین‌حال این سیاره‌ها یک وجه مشترک دیگر دارند: به‌نظر می‌رسد سیاره‌های فراخورشیدی واقع در منظومه‌های تپ‌اختری دارای مدارهای‌ به‌شدت بیضوی هستند. این در حالی‌ است که مدار سیار‌ه‌های منظومه‌ی شمسی بیشتر شبیه به دایره‌ است. این موضوع می‌تواند بیانگر تفاوت فرایند تشکیل سیاره‌های منظومه‌ی تپ‌اختری با سیاره‌های منظومه‌ی شمسی باشد. نیتو در این‌ مورد می‌گوید:

تپ‌اخترها اجرام جالب‌ و غیرمعمولی هستند. دقیقاً ۳۰ سال پیش اولین سیاره فراخورشیدی در مدار یک تپ‌اختر کشف شد اما ما هنوز نمی‌دانیم این سیاره‌ها چطور می‌توانند در چنین شرایط پرآشوب تشکیل شده و دوام بیاورند. پی بردن به فراوانی این سیاره‌ها و وجه مشترک آن‌ها اولین قدم برای حل این معما است.