کشف 27 سیاره نو در منظومه هایی 2 خورشیدی؛ تخیل تاتویین واقعی شد!
به گزارش بیباپ، غروب همزمان دو خورشید در افق یک سیاره بیابانی، یکی از ماندگارترین تصاویر تاریخ سینماست که حالا از پرده نقره ای به دنیای واقعیت گام نهاده است. اخترشناسان در پژوهشی خیره کننده، پیروز به شناسایی 27 سیاره احتمالی تازه شده اند که به دور دو ستاره می چرخند و شباهت عجیبی به سیاره تاتویین در دنیای جنگ ستارگان دارند.
این کشف که درست در سالروز دنیای جنگ ستارگان منتشر شده، تعداد سیارات شناخته شده در این دسته بندی خاص را به بیش از دو برابر افزایش داده است. پیش از این تنها 18 نمونه از این دنیا های شگفت انگیز شناسایی شده بود، در حالی که بیش از 6000 سیاره به دور تک ستاره ها (مانند زمین ما) کشف شده اند. این سیارات که در فواصلی بین 650 تا 18 هزار سال نوری از ما قرار دارند، دریچه ای نو به سوی درک پیچیدگی های کیهانی باز نموده اند. با استفاده از داده های تلسکوپ فضایی تس، دانشمندان توانسته اند ردپای این دنیا های دوگانه را در میان انبوهی از داده های نوری پیدا نمایند. کشف سیارات فراخورشیدی با دو خورشید نشان می دهد که کیهان بسیار متنوع تر و عجیب تر از آن چیزی است که در منظومه شمسی خود می بینیم.
01
تاتویین واقعی؛ وقتی فیزیک از هنر الهام می گیرد
بسیاری از مفاهیم در اخترشناسی ملموس نیستند، اما به لطف صحنه مشهور غروب خورشید در فیلم جنگ ستارگان، تقریباً هر کسی تصویری ذهنی از یک سیاره با دو خورشید دارد. پروفسور بن مونت، نویسنده ارشد این پژوهش از دانشگاه نیو ساوت ولز، معتقد است که ایستادن بر روی چنین دنیای معنای کاملاً متفاوتی از درک ما نسبت به مفهوم منظومه دارد. در حالی که زمین ما به دور یک خورشید واحد می چرخد، این سیارات تازه کشف شده در میانه پایکوبی گرانشی دو ستاره گرفتار شده اند. نکته جالب اینجاست که بیش از نیمی از ستاره های دنیا در سامانه های دوتایی یا چندتایی قرار دارند اما یافتن سیارات در این محیط های شلوغ بسیار دشوارتر از ستاره های تنهاست. محققان در این پروژه کوشش کردند تا فراتر از روش های سنتی، به جستجوی دنیا هایی بپردازند که تا پیش از این از دید ما پنهان مانده بودند.
02
روش های نوین در کشف سیارات فراخورشیدی با دو خورشید
شناسایی سیارات معمولاً به وسیله روش گذر انجام می گردد؛ یعنی زمانی که سیاره از مقابل ستاره عبور می نماید و سایه ای کوچک روی سطح آن می اندازد که منجر به کاهش موقت نور ستاره می گردد. اما این روش فقط زمانی کار می نماید که همه چیز در یک راستای دقیق نسبت به زمین قرار داشته باشد، به همین علت احتمالاً ما سیستم های زیادی را از دست داده ایم. پیدا کردن یک سیاره در کنار دو ستاره درخشان، مانند کوشش برای تماشا شعله یک شمع در کنار یک چراغ خیابانی بزرگ و پرنور است. تیم پژوهشی برای غلبه بر این چالش از روشی به نام تقدیم حضیض (apsidal precession) استفاده کردند. آن ها در پی نوسانات و لرزش های بسیار ظریفی در زمان بندی گرفتگی دو ستاره نسبت به یکدیگر گشتند. اگر زمان بندی این گرفت ها دقیق نباشد، نشان دهنده حضور جسم سومی است که با گرانش خود سیستم را تحت تأثیر قرار داده است.
03
نتایج درخشان داده های تلسکوپ تس
تیم تحقیق با آنالیز 1590 سیستم ستاره ای، 36 مورد را پیدا کردند که رفتارشان تنها با حضور یک جسم سوم قابل شرح بود. از میان این موارد، 27 شیء دارای جرمی در محدوده سیارات بودند که ابعاد آن ها از مقدار نپتون تا ده برابر مشتری متغیر است. برای تأیید نهایی این موارد به عنوان سیارات فراخورشیدی قطعی، احتیاج به آنالیز طیف نوری آن هاست تا تعیین گردد آیا واقعاً سیاره هستند یا با کوتوله های قهوه ای یا ستاره های کوچک روبرو هستیم. سارا وب، اختر فیزیکدان دانشگاه سوئینبرن، معتقد است که این تکنیک های هوشمندانه مسیر را برای کشفیات آینده هموار می نماید. او اشاره می نماید که وقتی اولین فیلم جنگ ستارگان ساخته شد، ما حتی نمی دانستیم که آیا سیاره ای خارج از منظومه شمسی وجود دارد یا خیر، اما امروز می بینیم که بسیاری از پیش بینی های هنری در علم به حقیقت می پیوندند.
04
پایداری مدارها در آغوش دو ستاره
یکی از بزرگ ترین چالش های علمی در کشف سیارات فراخورشیدی با دو خورشید، درک چگونگی پایداری مدار آن هاست. در یک سیستم تک ستاره ای، گرانش به صورت متقارن عمل می نماید، اما در سیستم های دوتایی، نیروهای کشندی مداوم می توانند سیاره را به بیرون از منظومه پرتاب نمایند یا آن را به درون یکی از ستاره ها بکشند. یافته های نو نشان می دهند که یک نقطه امن گرانشی وجود دارد که در آن سیاره می تواند میلیاردها سال بدون سقوط باقی بماند. این پایداری برای شکل گیری حتمی اتمسفر و پدیده های زمین شناختی حیاتی است. جالب است بدانید که در این سیستم ها، تغییر فصول نه تنها به زاویه محور سیاره، بلکه به نزدیکی و دوری دو ستاره نسبت به یکدیگر نیز بستگی دارد. این یعنی ساکنان احتمالی چنین دنیا هایی با تقویم های پیچیده تری نسبت به زمین روبرو خواهند بود.
05
زیست پذیری در دنیا های دوتایی؛ فراتر از حد تصور
اگرچه بسیاری از این 27 سیاره کشف شده غول های گازی هستند، اما احتمال وجود قمرهای سنگی در اطراف آن ها بسیار بالاست. دانشمندان معتقدند که اگر سیاره ای در کمربند حیات یک سیستم دوتایی قرار بگیرد، شرایط دمایی می تواند برای وجود آب مایع فراهم گردد. برخلاف تصور عمومی، وجود دو خورشید لزوماً به معنای گرمای سوزان نیست؛ بلکه توزیع انرژی تابشی در این سیستم ها می تواند متعادل تر از تک ستاره ها باشد. با پیشرفت تکنولوژی و پرتاب تلسکوپ های قدرتمندتر، ما به زودی قادر خواهیم بود ترکیبات شیمیایی جو این تاتویین های واقعی را تجزیه و تحلیل کنیم. این پژوهش گامی بلند برای اثبات این فرضیه است که سیارات دوتایی نه یک استثنا، بلکه یکی از رایج ترین انواع دنیا ها در کهکشان راه شیری هستند. دنیای علم بار دیگر ثابت کرد که واقعیت همیشه پتانسیل شگفت زده کردن ما را دارد.
سوالات رایج
1. آیا انسان می تواند روی سطحی با دو خورشید راه برود و تعادل داشته باشد؟
گرانش روی سطح این سیارات بستگی به جرم خود سیاره دارد و نه لزوماً تعداد خورشیدهای آن. با این حال، به علت نیروهای گرانشی متغیر دو ستاره، جزر و مدهای بسیار قدرتمندی در اقیانوس ها و حتی در پوسته سنگی سیاره رخ می دهد. راه رفتن روی چنین دنیای برای انسان ممکن است اما تغییرات مداوم نور و سایه، چالش های بیولوژیکی زیادی ایجاد می نماید.
2. آیا شب و روز در این سیارات مانند زمین 24 ساعت است؟
طول شب و روز به سرعت چرخش سیاره به دور خودش بستگی دارد، اما در سیستم های دوتایی ممکن است پدیده شب هرگز به معنای زمینی رخ ندهد. اگر دو ستاره در دو طرف آسمان باشند، سیاره ممکن است در دوره هایی اصلاً تاریکی مطلق را تجربه نکند. این موضوع بستگی به فاصله سیاره از مرکز ثقل دو ستاره و هندسه مدار آن ها دارد.
3. تلسکوپ تس چگونه می تواند لرزش های کوچک ستاره ای را تشخیص دهد؟
تلسکوپ تس با ثبت مداوم منحنی های نوری، دقت بسیار بالایی در مقدار گیری زمان گرفتگی های ستاره ای دارد. وقتی یک سیاره در مدار حضور دارد، مرکز جرم سیستم را جابجا نموده و باعث می گردد ستاره ها کمی دیرتر یا زودتر از مقابل هم عبور نمایند. این تأخیرهای میلی ثانیه ای به وسیله الگوریتم های پیشرفته ریاضی شناسایی و به عنوان وجود سیاره تفسیر می شوند.
4. تفاوت اصلی یک کوتوله قهوه ای با یک سیاره غول پیکر چیست؟
کوتوله های قهوه ای اجرامی هستند که جرمشان بین 13 تا 80 برابر مشتری است و در مرز بین سیاره و ستاره قرار دارند. آن ها بر خلاف سیارات، پتانسیل اندکی برای همجوشی دوتریوم دارند اما نمی توانند مانند خورشید همجوشی هیدروژن انجام دهند. تشخیص این دو از هم در فواصل دور تنها با مقدار گیری دقیق جرم و تحلیل طیف نوری امکان پذیر است.
5. چرا کشف این 27 مورد نو برای اخترشناسان یک موفقیت بزرگ محسوب می گردد؟
پیش از این تعداد سیارات دوتایی شناخته شده بسیار کم بود و این باعث می شد آمار دقیقی از فراوانی آن ها نداشته باشیم. با افزایش دو برابری این آمار، دانشمندان اکنون می توانند مدل های تکامل منظومه ها را با دقت بیشتری بازنویسی نمایند. این کشف ثابت می نماید که تکنولوژی های فعلی ما پتانسیل شناسایی هزاران دنیا مشابه دیگر را نیز دارند.
6. آیا ممکن است در اطراف این غول های گازی، قمرهایی شبیه به زمین وجود داشته باشد؟
در علم اخترشناسی، وجود قمرهای زیست پذیر (Exomoons) در اطراف سیارات غول پیکر یک فرضیه بسیار قدرتمند است. اگر این سیارات در منطقه حیات منظومه خود باشند، قمرهای آن ها می توانند جو و آب مایع داشته باشند. تلسکوپ جیمز وب در حال حاضر یکی از اصلی ترین ابزارهایی است که برای جستجوی این قمرها در چنین سیستم هایی به کار گرفته می گردد.
7. فاصله 650 سال نوری به چه معناست و آیا می توانیم روزی به آنجا برسیم؟
این فاصله به این معناست که نوری که امروز از آن سیاره می بینیم، 650 سال پیش از آنجا ساطع شده است. با تکنولوژی های فعلی بشر، سفر به این فواصل هزاران سال به طول می انجامد و در حال حاضر غیرممکن است. اما اهمیت این کشف در مطالعه فیزیک دوردست ها و شناخت جایگاه ما در کل کیهان نهفته است.
8. آیا خورشید ما هم ممکن بود جفتی داشته باشد؟
بعضی نظریات پیشنهاد می دهند که خورشید در ابتدای تولد خود یک برادر دوقلو به نام نِمِسیس داشته که بعدها از منظومه جدا شده است. بیشتر ستاره ها در سحابی های زایشی به صورت جفت متولد می شوند و تک ستاره بودن خورشید ما یک مورد نسبتاً خاص است. این موضوع باعث شده تا منظومه شمسی ما دارای مدارهای سیاره ای بسیار پایدار و دایره ای شکل باشد.
9. اتمسفر سیاره ای با دو خورشید چه ویژگی های منحصر به فردی دارد؟
تابش دو ستاره با طیف های نوری متفاوت می تواند باعث واکنش های شیمیایی پیچیده ای در جو سیاره گردد. برای مثال، اگر یکی از ستاره ها پیر و قرمز و دیگری جوان و آبی باشد، رنگ آسمان و فرآیند فوتوسنتز گیاهان (در صورت وجود) کاملاً متفاوت خواهد بود. بادهای ستاره ای دوگانه نیز می توانند شکل اتمسفر را دچار کشیدگی های نامتقارن نمایند.
جمع بندی نهایی
کشف 27 سیاره نو که در آغوش دو خورشید می پایکوبیند، نقطه عطفی در تاریخ اخترشناسی مدرن است که نشان می دهد تخیلات انسانی اغلب ریشه در واقعیت های پنهان کیهان دارند. این پژوهش نه تنها تعداد دنیا های دوتایی شناخته شده را دو برابر کرد، بلکه کارآمدی روش های نوین در تحلیل داده های فضایی را به اثبات رساند. ما اکنون می دانیم که تاتویین های واقعی در پهنه کهکشان پراکنده اند و منظومه شمسی ما با تک ستاره اش، شاید یک مدل معمولی در دنیا نباشد. این یافته ها مسیر را برای جستجوی حیات در محیط های پیچیده تر هموار نموده و به ما یادآوری می نمایند که برای درک عظمت هستی، باید فراتر از مدارهای آشنای خود قدم برداریم. آینده علم، پر از غروب هایی است که هنوز ندیده ایم.
منبع