ستاره‌شناسان تصویری حیرت‌آور را از یک سیاره فراخورشیدی ثبت کردند

سیاره فراخورشیدی تازه‌ی متولدشده‌ای که ۴۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، توجه ستاره‌شناسان را به خود جلب کرد. این سیاره به خودی خود عجیب نیست. دانشمندان تاکنون هزاران سیاره فراخورشیدی را خارج از منظومه‌ی شمسی کشف کرده‌اند. تمام این سیاره‌ها زمانی تازه متولد‌شده و جوان بودند؛ اما چیزی که این سیاره‌ی جدید را خاص می‌کند عکس‌برداری مستقیم از آن است که گامی بسیار نادر در علم نجوم است.

سیاره‌ی موسوم به 2M0437b جوان‌ترین سیاره فراخورشیدی است که تاکنون بشر موفق به تصویربرداری مستقیم از آن شده است. عکس‌برداری از این سیاره‌ی جوان، پنجره‌ای جدید به سمت فرایند شکل‌گیری سیاره‌ها باز خواهد کرد. این فرایند به ستاره‌شناسان در درک چگونگی تولد و تکامل منظومه‌ی شمسی کمک خواهد کرد. به گفته‌ی اریک گایدوس از دانشگاه هاوایی در مانوا:

این کشف غیرمنتظره فهرستی جذاب از سیاره‌های فراخورشیدی را در اختیارمان می‌گذارد که می‌توانیم به‌صورت مستقیم آن‌ها را با تلسکوپ‌هایمان رصد کنیم. با تحلیل نور این سیاره می‌توانیم به ترکیب و شاید شکل‌گیری آن از دیسک گاز و غبار اطراف ستاره‌ی میزبان پی ببریم.

ستاره‌شناسان به دلایل متعدد نمی‌توانند تصاویر مستقیمی را از سیاره‌های فراخورشیدی ثبت کنند. برای مثال سیاره‌های فراخورشیدی در مقایسه با ستاره‌های میزبان خود بسیار کوچک و کم نور هستند به‌طوری‌که امکان رصد آن‌ها با فناوری تلسکوپی کنونی وجود ندارد.

در عوض سیاره‌های فراخورشیدی را می‌توان بر اساس دو اثری که بر ستاره‌های خود می‌گذارند کشف کرد. برای مثال اگر سیاره‌ای بین ما و ستاره‌ی میزبان روی مسیر مداری خود حرکت کند می‌توانیم تغییرات کوچک تناوب نور ستاره را ببینیم. علاوه بر این سیاره فراخورشیدی تأثیر گرانشی اندکی را بر ستاره‌ی خود می‌گذارد و باعث می‌شود ستاره اندکی نوسان کند به این ترتیب طول موج نوری آن هم کمی تغییر می‌کند.

در صورتی که سیاره فراخورشیدی بزرگ باشد و در فاصله‌ی نزدیکی از ستاره‌اش قرار داشته باشد، کشف سیگنال‌ها آسان‌تر است در نتیجه اغلب سیاره‌های فراخورشیدی که تاکنون تأیید شده‌اند از نظر اندازه بزرگ هستند و در فاصله‌ی کمی از ستاره‌ی خود قرار دارند؛ اما عکس‌برداری مستقیم از سیاره‌هایی که در فاصله‌ی نزدیک به ستاره‌ قرار دارند دشوار است زیرا این سیاره‌ها تحت تأثیر نور ستاره قرار می‌گیرند.

^{تصویر ستاره‌ی 2M0437b که توسط تلسکوپ سوبارو در طیف مادون قرمز ثبت شده است.}

سیاره فراخورشیدی 2M0437b سیاره‌ای کاملا بزرگ است و با فاصله‌ی ۱۰۰ واحد نجومی از ستاره‌‌ی میزبان، در فاصله‌ی دوری قرار دارد (پلوتو ۴۰ واحد نجومی از خورشید فاصله دارد). معمولا سیاره‌های فراخورشیدی با این شرایط بسیار سرد هستند و پرتویی را از خود منتشر نمی‌کنند اما اینجا است که جوانی سیاره‌ی 2M0437b به کمک ستاره‌شناسان می‌آید.

از آنجا که تنها چند میلیون سال از عمر سیاره‌ی یادشده می‌گذرد، گرمای آن به دلیل فرآیندهای شکل‌گیری سیاره‌ای بالا است به‌طوری‌که درجه‌ی حرارت این سیاره تقریبا به ۱۱۲۷ تا ۱۲۲۷ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. در نتیجه این سیاره در طیف مادون قرمز می‌درخشد.

سیاره‌ی 2M0437b در سال ۲۰۱۸ با استفاده از تلسکوپ سوبارو در هاوایی شناسایی شد و رصدهای بعدی در طیف نزدیک به مادون قرمز هم با استفاده از رصدخانه‌ی W.M. Keck انجام شدند. پژوهشگرها به مدت سه سال حرکت ستاره را در آسمان رصد کردند تا اینکه توانستند حرکت سیاره‌ی 2M0437b را همراه با ستاره تأیید کنند. به گفته‌ی آدام کراوس از دانشگاه آستین تگزاس:

با داده‌‌های رصدخانه‌ی کک توانستیم همسایه‌ی کم نوری را کشف کنیم. حالا می‌توانیم حرکت مداری سیاره در اطراف ستاره را هم اندازه‌گیری کنیم

پژوهشگرها معتقدند منظومه‌ی سیاره‌ای جوان 2M0437، کاندید مناسبی برای رصدهای بعدی با استفاده از تلسکوپ هابل است. ستاره‌ی 2M0437 و سیاره‌اش تاکنون با استفاده از رصدخانه‌های زمینی رصد شده بودند که نیاز به تصحیح اثر انحرافی جو زمین بر نور ستاره دارند؛ اما هابل این مشکل را ندارد. هنوز داده‌ای از جرم و طول عمر ستاره در دست نیست. با رصدهای بعدی می‌توان آثار شیمیایی جو سیاره‌ی 2M0437b را هم آشکار کرد که اطلاعاتی را درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری سیاره ارائه می‌کنند. به گفته‌ی مایکل لیو، ستاره‌شناس دانشگاه هاوایی:

به اکتشافات خود ادامه می‌‌دهیم و چنین سیاره‌هایی را با فناوری‌ها و تلسکوپ‌های آینده به صورت دقیق بررسی خواهیم کرد.

پژوهش فوق برای انتشار در مجله‌ی Monthly Notices of the Royal Astronomial Society پذیرفته شده است و نسخه‌ی پیش‌انتشار آن در arXiv موجود است.