ستاره شناسان اولین تصویر مستقیم از سیاره فراخورشیدی جوان را ثبت کردند!!

برای اولین بار، ستاره شناسان تصویری از سیاره فراخورشیدی گازی بسیار جوان Beta Pictoris c را بدست آورده‌اند که 63 سال نوری از ما فاصله دارد.همدم آن، Beta Pictoris b ، در سال 2008 کشف و عکسی از آن گرفته شده بود.

علامت پیکان در اینجا به ستاره Beta Pictoris اشاره دارد. همچنین می توانید 2 سیاره آن را مشاهده کنید ، Beta Pictoris b (کشف شده در سال 2008) و Beta Pictoris C که اکنون برای اولین بار توسط دستگاه GRAVITY در تلسکوپ بسیار بزرگ شیلی توسط تصویربرداری مستقیم گرفته شده است. تصویر از  GRAVITY / Axel M. Quetz / MPIA Graphics Department / Science Alert.

ستاره‌شناسان در سال 2008،  سیاره فراخورشیدی را کشف کردند که به دور ستاره جوان بتا پیکتوریس می‌چرخد. این سیاره، یک غول گازی به نام Beta Pictoris b، با تصویربرداری مستقیم پیدا شد، این یک اتفاق نادر است زیرا بیشتر سیارات فراخورشیدی با روشهای غیرمستقیمتری کشف می‌شوند. مطالعات بعدی وجود احتمالی یک سیاره دوم به نام Beta Pictoris c را نیز نشان داد. اما عکاسی از این یکی تا الان آسان نبود …. محققان تیم ExoGRAVITY به سرپرستی ماتیاس نواوک از کالج سلوین / دانشگاه کمبریج، تصویربرداری موفقیت‌آمیزی از Beta Pictoris c را با تعجب انجام داده‌اند.

محققان نتایج بررسی شده خود را در دو مقاله جدید در زمینه نجوم و اخترفیزیک منتشر کرده‌اند.

Beta Pictoris در مقیاس کهکشانی بسیار نزدیک به ما می‌باشد و تنها 63 سال نوری از ما فاصله دارد. این یک ستاره بسیار جوان است که تخمین زده می‌شود حدود 23 میلیون سال سن داشته باشد، بسیار کوچکتر از خورشید 4.6 میلیارد ساله ما است. تصور می‌شود که این دو سیاره شناخته شده 18.5 میلیون سال قدمت داشته باشند و هنوز فقط نوزادان سیاره‌ای هستند. از آنجا که این ستاره بسیار جوان است، هنوز هم توسط یک دیسک گاز و گرد و غبار احاطه شده است، همان چیزی که منظومه شمسی ما از میلیاردها سال پیش از آن شکل گرفته است.

مکان و مدارهای Beta Pictoris b و Beta Pictoris c. تصویر از همکاری GRAVITY / Axel M. Quetz / MPIA Graphics Department / Science Alert.

جرم eta Pictoris c  8.2 برابر جرم مشتری محاسبه شده است و هر 3.4 سال به دور ستاره خود می‌چرخد. هیچ یک از این موارد خیلی غیرمعمول نیست، اما محققان چیز عجیبی پیدا کردند. این واقعا ضعیف است، شش برابر ضعیفتر از Beta Pictoris b ، حتی اگر این دو سیاره از اندازه مشابهی برخوردار باشند. پس چرا اینهمه تفاوت دارند؟ این تیم فکر می‌کنند این تفاوت به این دلیل است که Beta Pictoris c از همدمش خنکتر است، دمای1250 کلوین (1791 درجه فارنهایت یا 977 درجه سانتیگراد)، در مقایسه با 1724 درجه کلوین (2644 درجه فارنهایت یا 1451 درجه سانتیگراد) برای بتا پیکتوریس b برآورد شده است. اینکه چرا یک سیاره نسبت به سیاره دیگر بسیار خنکتر است هنوز مشخص نیست، اما این ممکن است به سادگی با نحوه شکل‌گیری سیارات ارتباط داشته باشد.

اگر یک سیاره در حال تشکیل هسته نداشته باشد، مانند مدل شکل‌گیری بی‌ثباتی دیسک – تشکیل سیارات از تجزیه یک دیسک پیش‌سیاره‌ای – داغ و روشن‌تر می‌شود. اما اگر یک هسته وجود داشته باشد، همانند مدل پیوند هسته‌ای – فرایند تشکیل چند مرحله ای شامل یک هسته عنصر سنگین است که وقتی دانه‌های ریز گرد و غبار کوچک و یخها از طریق برخورد به ذرات بزرگتر، تشکیل می‌شود – در این صورت کم‌نور و سردتر خواهد بود. با توجه به این موضوع، محققان فکر می‌کنند که Beta Pictoris c در اثر تجمع هسته تشکیل شده است، در حالی که Beta Pictoris b ممکن است در اثر بی‌ثباتی دیسک شکل گرفته باشد. Beta Pictoris c به ستاره نزدیکتر است که با مدل پیوند هسته‌ای نیز متناسب است. از مقاله دوم:

ما پیشنهاد می‌کنیم که این تناقض آشکار نشانه پیوند هسته گرم است، به عنوان مثال، به دلیل جرم هسته سیاره یا وجود شوک تجمع دمای بالا در هنگام تشکیل.

هنوز جرم دقیق Beta Pictoris b مشخص نیست، بنابراین دانشمندان به طور قطعی نمی‌دانند که چگونه تشکیل شده است. دورتر از ستاره است که با مدل بی‌ثباتی دیسک سازگارتر خواهد بود. جرم آن را می‌توان با استفاده از روش سرعت شعاعی تعیین کرد – جایی که گرانش یک سیاره باعث می‌شود که ستاره آن اندکی بلرزد – اما دانشمندان باید صبور باشند، زیرا برای تکمیل یک مدار 28 سال زمین طول می‌کشد.

مفهوم هنری از Beta Pictoris b (در پیش زمینه) و Beta Pictoris c (در پس زمینه). تصویر از Pascal Rubini / A-M Lagrange / Wikipedia.

نتایج به دست آمده تاکنون هنوز بینش اساسی در روند شکل‌گیری چنین جهانهایی را فراهم می‌کند. پل مولیر در موسسه نجوم ماکس پلانک (MPIA) گفت:

ما قبلاً از GRAVITY برای بدست آوردن طیفی از سیارات فراخورشیدی دیگر که مستقیماً تصویربرداری شده‌اند، استفاده کردیم  که خود قبلاً حاوی نکاتی در مورد روند تشکیل آنها بود. این اندازه‌گیری روشنایی Beta Pictoris c ، همراه با جرم آن، یک گام مهم برای محدود کردن مدلهای شکل‌گیری سیاره ما است.

برای تصویربرداری از Beta Pictoris c، محققان همکاری GRAVITY از ابزار GRAVITY در دستگاه تداخل سنج تلسکوپ بسیار بزرگ (VLTI) در شیلی استفاده کردند. این روش نور ورودی از هر چهار تلسکوپ را ترکیب می‌کند. این سیاره ابتدا با سرعت شعاعی تشخیص داده شده است، که به دلیل مدار سیاره، کشش روی ستاره اصلی را اندازه‌گیری می‌کند. بعداً GRAVITY توانست این سیاره را از نظر بصری تأیید کند و Beta Pictoris c را به اولین سیاره فراخورشیدی تبدیل کرد که با هر دو روش شناسایی و تأیید شد. نواک در بیانیه‌ای گفت:

این بدان معناست که اکنون می‌توانیم هم روشنایی و هم جرم این سیاره فراخورشیدی را بدست آوریم. به عنوان یک قاعده کلی، هرچه سیاره پرجرمتر باشد، از نور بیشتری نیز برخوردار است.

تصویر مستقیم Beta Pictoris b (نقطه سفید)، اولین سیاره فراخورشیدی است که در سال 2008 در اطراف Beta Pictoris عکس گرفته شده است. تصویر از ESO/ A-M. Lagrange et al./ Sky & Telescope.

سیلوستر لاکور، رهبر برنامه مشاهده ExoGRAVITY ، افزود:

این اولین تأیید مستقیم سیاره‌ای است که با روش سرعت شعاعی شناسایی شده است.

کشف و تأیید این جهان جوان یک دستاورد خارق‌العاده است. همانطور که فرانک آیزنهاور، دانشمند ارشد پروژه GRAVITY در موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک (MPE)، خاطرنشان کرد:

شگفت آور است، ما می‌توانیم با GRAVITY به چنین سطح از جزئیات و حساسیت برسیم. ما تازه شروع به کشف دنیای جدید و خیره‌کننده، از سیاهچاله بزرگ در مرکز کهکشان خود گرفته تا سیارات خارج از منظومه شمسی کرده‌ایم.

در مرحله بعدی، ستاره‌شناسان می‌خواهند طیفهای Beta Pictoris c را بگیرند تا بفهمند اتمسفر آن از چه چیزهایی تشکیل شده است. همچنین باید سرنخ های دیگری در مورد نحوه تشکیل این سیاره ارائه دهد.

ماتیاس نواک در کالج Selwyn / دانشگاه کمبریج ، که تیم ExoGRAVITY را هدایت می‌کند و نویسنده اصلی مقاله اول است. تصویر از فیس بوک.

از آنجا که هر دو سیاره بسیار جوان هستند و به جای دنیای سنگی، غولهای گازی هستند، بسیار بعید است که بتوانند زندگی را پشتیبانی کنند. با این حال، کسب اطلاعات بیشتر در مورد آنها هنوز به دانشمندان کمک می‌کند تا درک کنند که انواع مختلف سیارات در کهکشان ما شکل گرفته است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers capture 1st direct image of young giant exoplanet

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | October 7, 2020

https://earthsky.org/space/direct-imaging-of-exoplanet-beta-pictoris-c