کشف سیاره‌ای ممنوعه در منظومه HD 135344 AB: غولی گازی در کمربند حیات!

در تازه‌ترین یافته‌های دنیای ستاره‌شناسی، یک سیاره غول‌پیکر در منظومه‌ای دوتایی به نام HD 135344 AB کشف شده که پویایی‌های پیچیده شکل‌گیری سیارات در سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی را آشکار می‌کند. این سیاره که به دور ستاره اصلی این منظومه می‌چرخد، پیش‌تر از دیده‌ها پنهان مانده بود. این کشف که در مطالعه‌ای جدید در مجله Astronomy and Astrophysics به چاپ رسیده، نشان می‌دهد که چگونه سیارات در منظومه‌های دوتایی شکل می‌گیرند. در منظومه HD 135344 AB، در حالی که یکی از ستارگان همچنان به شکل‌گیری سیارات ادامه می‌دهد، دیگری این فرآیند را متوقف کرده است و به این ترتیب، فرصتی بی‌نظیر در اختیار اخترشناسان قرار می‌گیرد تا مراحل اولیه شکل‌گیری یک منظومه سیاره‌ای را مطالعه کنند.

این کشف از این جهت حائز اهمیت است که با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و ابزار SPHERE آن، که مختص تصویربرداری از سیارات فراخورشیدی است، ممکن شده. این ابزارها به تیم تحقیقاتی اجازه دادند تا به طور مستقیم از سیاره‌ای که تقریباً 10 برابر جرم مشتری است، تصویربرداری کنند. این نتایج نه تنها پتانسیل فناوری‌های پیشرفته تصویربرداری را برجسته می‌کنند، بلکه فرضیات قبلی در مورد چگونگی تکامل سیارات به دور ستارگان دوتایی را نیز به چالش می‌کشند.

کشف شگفت‌انگیز در HD 135344 AB

در منظومه دوتایی HD 135344 AB، هر دو ستاره جوان هستند. ستاره اصلی به عنوان یک ستاره رشته اصلی نوع A و ستاره همراه آن به عنوان یک ستاره رشته اصلی نوع F طبقه‌بندی می‌شوند. این دو ستاره با فاصله‌ای زیاد به دور یکدیگر می‌چرخند و هر کدام دارای دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای جداگانه هستند. جنبه جالب این سیستم این است که ستاره اصلی دیسک خود را پاکسازی کرده، در حالی که ستاره همراه آن هنوز شواهدی از شکل‌گیری فعال سیاره را نشان می‌دهد.

اخترشناسان در ابتدا توجه خود را بر روی ستاره ثانویه متمرکز کرده بودند، چرا که فرآیندهای مداوم شکل‌گیری سیاره در دیسک آن قابل مشاهده بود. ویژگی‌هایی مانند بازوهای مارپیچی و حفره‌های مرکزی به تعاملات سیاره-دیسک اشاره داشتند. با این حال، ستاره اصلی به دلیل عدم وجود یک دیسک قابل مشاهده، تا حد زیادی نادیده گرفته شده بود. این موضوع آن را به هدفی ایده‌آل برای تصویربرداری مستقیم تبدیل کرد، که منجر به کشف خیره‌کننده سیاره HD 135344 Ab، یک سیاره غول‌پیکر جوان واقع در فاصله 15 تا 20 واحد نجومی از ستاره‌اش شد.

یک شانس طلایی در تصویربرداری از سیاره

تأیید حضور HD 135344 Ab چهار سال مشاهدات دقیق را به خود اختصاص داد. به گفته توماس استولکر، نویسنده اصلی این مطالعه و استادیار رصدخانه لیدن: «ستاره A هرگز مورد بررسی قرار نگرفته بود زیرا فاقد دیسک بود. من و همکارانم کنجکاو بودیم که آیا این ستاره از قبل سیاره‌ای تشکیل داده است یا خیر. و بنابراین، پس از چهار سال اندازه‌گیری‌های دقیق و مقداری شانس، پاسخ مثبت است.»

چالش در تشخیص این سیاره به دلیل جدایی زاویه‌ای کوچک آن از ستاره‌اش بود، که تشخیص آن را با دقت بالا دشوار می‌کرد. استولکر افزود: «با این حال، ما خوش شانس بوده‌ایم. زاویه بین سیاره و ستاره اکنون به قدری کوچک است که SPHERE به سختی می‌تواند سیاره را تشخیص دهد.» این زمان‌بندی خوش‌شانس به تیم اجازه داد تا تصاویری از سیاره را هنگام حرکت در مدار خود ثبت کنند و تأیید کنند که این سیاره واقعاً یک سیاره است و نه یک ستاره پس‌زمینه.

درک شکل‌گیری سیارات غول‌پیکر

کشف HD 135344 Ab همچنین بینش‌های مهمی در مورد فرآیند شکل‌گیری سیاره ارائه می‌دهد. دانشمندان بر این باورند که این سیاره احتمالاً در نزدیکی “خط برف” دیسک پیش‌سیاره‌ای ستاره خود شکل گرفته است – منطقه‌ای که مواد فرار مانند آب، آمونیاک و متان در آن منجمد و جامد می‌شوند. تصور می‌شود که خط برف نقش مهمی در شکل‌گیری سیارات غول‌پیکر ایفا می‌کند، زیرا در دسترس بودن مواد جامد، چسبیدن ذرات گرد و غبار به یکدیگر و تبدیل شدن به سیارات را آسان‌تر می‌کند.

محققان در مطالعه خود پیشنهاد می‌کنند که HD 135344 Ab ممکن است بخشی از جمعیت بزرگ‌تری از سیارات غول‌پیکر باشد که در مجاورت خط برف شکل گرفته‌اند. نویسندگان توضیح می‌دهند: «تشخیص این اجرام چالش‌برانگیز بوده است، زیرا بیشتر بررسی‌ها و استراتژی‌های مشاهده برای چنین جدایی‌های کوچکی بهینه نشده‌اند.» شکل‌گیری این سیارات غول‌پیکر می‌تواند سرنخ‌های ارزشمندی در مورد فرآیندهای گسترده‌تری که سیستم‌های سیاره‌ای را شکل می‌دهند، ارائه دهد.

نقش اندازه‌گیری‌های اخترسنجی

یکی از عوامل کلیدی که امکان تشخیص HD 135344 Ab را فراهم کرد، اندازه‌گیری‌های اخترسنجی با دقت بالایی بود که توسط تیم انجام شد. محققان خاطرنشان کردند: «این مطالعه همچنین بر اهمیت اندازه‌گیری‌های اخترسنجی با دقت بالا برای تفکیک کامل حرکت مداری از حرکت پس‌زمینه در منطقه‌ای از ستارگان پس‌زمینه غیرایستا تأکید می‌کند.» توانایی تمایز بین حرکت سیاره و حرکت ستارگان پس‌زمینه هنگام مطالعه اجرام دوردست مانند سیارات فراخورشیدی بسیار مهم است.

با ادامه بهبود تکنیک‌های تصویربرداری توسط اخترشناسان، توانایی تشخیص سیارات در فواصل بیشتر و با جدایی‌های کوچک‌تر تنها افزایش خواهد یافت. انتظار می‌رود انتشار قریب‌الوقوع داده‌ها از ماموریت Gaia DR4 نقش محوری در این فرآیند ایفا کند و پتانسیل آشکارسازی سیارات غول‌پیکر نزدیک‌تر در مناطق ستاره‌ساز را دارد. محققان توضیح می‌دهند: «Gaia DR4 ممکن است سرنخ‌هایی از سیارات غول‌پیکر مشابه نزدیک به هم در مناطق ستاره‌ساز آشکار کند، که جستجوهای تصویربرداری مستقیم و الگوریتم‌های پس از پردازش را هدایت می‌کند.»

منبع