یک سیاره: شواهد جدیدی از بچه سیاره در حال تشکیل
تصویر هنری از یک سیاره کوچک شبیه زحل که در منظومه LkCa 15 کشف شده است. این سیاره در حلقههای متراکمی از غبار و گاز قرار دارد که ستاره زرد درخشانی را احاطه کرده است. مواد به صورت تودهای و قوسی شکل در حدود 60 درجه دورتر از سیاره تجمع مییابند. توجه: مقیاس این تصویر درست نیست. اعتبار: M.Weiss/Center for Astrophysics | هاروارد و اسمیتسونیان
ستارهشناسان موافق هستند که سیارات در قرصهای پیش سیارهای متولد میشوند – حلقههایی از غبار و گاز که ستارههای جوان و تازه متولد شده را احاطه کردهاند. در حالی که صدها مورد از این دیسکها در سراسر جهان مشاهده شده است، مشاهدات تولد و شکلگیری سیارهها در این محیطها دشوار بوده است.
اکنون، ستارهشناسان در مرکز اخترفیزیک | دانشگاه هاروارد و اسمیتسونیان روش جدیدی را برای تشخیص این سیارات تازه متولد شده ابداع کردهاند – و همراه با آن، شواهدی از یک سیاره کوچک نپتون یا زحل مانند وجود دارد که در یک دیسک پنهان شده است.
فنگ لانگ، محقق فوق دکترا در مرکز اخترفیزیک میگوید که این مطالعه جدید را هدایت میکند: «تشخیص مستقیم سیارات جوان بسیار چالشبرانگیز است و تاکنون تنها در یک یا دو مورد موفق بوده است. سیارات همیشه برای ما کم نور هستند زیرا در لایههای ضخیم گاز و غبار قرار گرفتهاند.
در عوض، دانشمندان باید سرنخهایی را برای استنباط این امر جستجو کنند که سیارهای در زیر گرد و غبار در حال تشکیل می باشد.
لانگ میگوید: «در چند سال گذشته، ساختارهای زیادی را دیدهایم که بر روی دیسکها ظاهر میشوند که فکر میکنیم ناشی از حضور یک سیاره است، اما ممکن است ناشی از چیز دیگری نیز باشد. ما به تکنیکهای جدیدی برای بررسی و پشتیبانی از وجود یک سیاره نیاز داریم.»
لانگ برای مطالعه خود تصمیم گرفت تا یک دیسک پیش سیارهای معروف به LkCa 15 را دوباره بررسی کند. این قرص در فاصله 518 سال نوری از ما قرار دارد و در صورت فلکی ثور قرار دارد. دانشمندان قبلاً با استفاده از مشاهدات رصدخانه آلما، شواهدی مبنی بر تشکیل سیاره در دیسک گزارش کرده بودند.
لانگ به دادههای جدید آلما با وضوح بالا در LkCa 15، که عمدتاً در سال 2019 به دست آمد، جستجو کرد و دو ساختار ضعیف را کشف کرد که قبلاً شناسایی نشده بودند.
حدود 42 واحد نجومی از ستاره – یا 42 برابر فاصله زمین از خورشید – لانگ یک حلقه غبارآلود با دو دسته جداگانه و درخشان از مواد را کشف کرد که به دور آن میچرخند. این مواد به شکل یک توده کوچک و یک قوس بزرگتر درآمدند و 120 درجه از هم جدا شدند.
لانگ این سناریو را با مدلهای کامپیوتری بررسی کرد تا بفهمد چه چیزی باعث تجمع مواد شده است و متوجه شد که اندازه و مکان آنها با مدل حضور یک سیاره مطابقت دارد.
او میگوید: «این قوس و توده با فاصله حدود 120 درجه از هم جدا شدهاند. “این درجه از جدایی از نظر ریاضی مهم است.”
نقاط طولانی به موقعیتهایی در فضا معروف به نقاط لاگرانژ، جایی که دو جسم در حال حرکت – مانند یک ستاره و یک سیاره در حال گردش – مناطق جذابی را در اطراف خود ایجاد میکنند که در آن ماده ممکن است تجمع پیدا کند.
لانگ توضیح میدهد: «ما میبینیم که این ماده نه تنها آزادانه در اطراف شناور است، بلکه پایدار است و ترجیح میدهد بر اساس فیزیک و اشیاء درگیر در آن جا قرار گیرد.
در این حالت، قوس و توده ماده شناسایی شده در نقاط L4 و L5 لاگرانژی قرار دارند. در فاصله 60 درجهای بین آنها سیاره کوچکی وجود دارد که باعث تجمع غبار در نقاط L4 و L5 میشود.
نتایج نشان می دهد که این سیاره تقریباً به اندازه نپتون یا زحل است و حدود یک تا سه میلیون سال سن دارد. (در مورد سیارات نسبتاً جوان است.)
تصویربرداری مستقیم از این سیاره کوچک و تازه متولد شده ممکن است به این زودیها به دلیل محدودیتهای فناوری امکانپذیر نباشد، اما لانگ معتقد است که مشاهدات بیشتر آلما از LkCa 15 میتواند شواهد بیشتری برای حمایت از کشف سیارهای او ارائه دهد.
او همچنین امیدوار است رویکرد جدید او برای کشف سیارات – با موادی که ترجیحاً در نقاط لاگرانژ انباشته میشوند – در آینده توسط ستاره شناسان مورد استفاده قرار گیرد.
او میگوید: «امیدوارم این روش در آینده به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد. “تنها مشکل این است که این امر به دادههای بسیار عمیق نیاز دارد زیرا سیگنال ضعیف است.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
It’s a planet: New evidence of baby planet in the making
by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics SEPTEMBER 14, 2022
https://phys.org/news/2022-09-planet-evidence-baby.html