ستاره‌شناسان سیاره دومی را شناسایی کردند که به دور دو ستاره می‌چرخد !!

برداشت هنری از Kepler-16b، اولین سیاره‌ای که به طور قطعی به دور دو ستاره می‌چرخد – سیاره‌ای که به آن سیاره دورانی دوتایی می‌گویند. این سیاره که در پیش‌زمینه دیده می‌شود، توسط ماموریت کپلر ناسا کشف شد. اعتبار: NASA/JPL-Caltech/T. پایل

سیاراتی که به دور ستارگان دوتایی می‌چرخند در شرایط سختی قرار دارند: آنها باید با کشش گرانشی دو ستاره مجزا مبارزه کنند. شکل‌گیری سیاره‌ها در اطراف یک ستاره منفرد مانند خورشید ما در مقایسه با آنچه نسبتاً ساده است که سیارات دورانی دوتایی از آن عبور می‌کنند. تا همین اواخر، ستاره‌شناسان از وجود آنها مطمئن نبودند.

ستاره شناسان به ندرت ستارگان دوتایی را پیدا می‌کنند که سیاراتی به دور آنها می‌چرخند. ممکن است به این دلیل باشد که نادر هستند، یا ممکن است به این دلیل باشد که تشخیص آنها دشوار است. به احتمال زیاد هر دو اکنون تیمی از محققان یک ستاره دوتایی با بیش از یک سیاره پیدا کرده‌اند. این تنها دومین نمونه از یک سیستم ستاره‌ای چند سیاره‌ای است. درباره این نوع منظومه‌های خورشیدی به ما چه می‌گوید؟

این منظومه TOI-1338 نام دارد و یک ستاره دوتایی در فاصله 1300 سال نوری از ما در صورت فلکی سه‌پایه است. TOI-1338 a یک ستاره رده اصلی با جرم 1.12 خورشیدی است و TOI-1338 b یک کوتوله M (کوتوله قرمز) با جرم 0.3 خورشیدی است. منظومه ستاره‌ای حدود 4.4 بیلیون سال قدمت دارد.

یک کارآموز تابستانی در مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا، اولین سیاره دوران دوتایی را در سال 2017 کشف کرد. TOI-1338 b یک سیاره دور هم با حدود 33 جرم زمین است و از نظر اندازه بین زحل و نپتون قرار دارد. این سیاره در یک مدار 95 روزه به دور ستارگان دوتایی است.

یافتن سیارات دورانی دوتایی در داده‌ها سخت است، زیرا ستاره‌ها می‌توانند با گرفت یکدیگر، تشخیص گذر سیاره‌ای را دشوار ‌کنند. گذر آنها همچنین می‌تواند نامنظم باشد و می‌توانند تنها از مقابل یکی از ستاره‌های دوتایی عبور کنند. گذر TOI-1338 b به طور نامنظم، بین هر 93 تا 95 روز اتفاق می‌افتد، و آن را غیر دوره‌ای می‌کند و از آنجایی که هر دو ستاره در حال حرکت هستند، عمق گذر متفاوت است.

زاویه مدار TOI 1338 b به دور ستارگان در طول زمان تغییر می‌کند، بنابراین پس از سال 2023، از دیدگاه ما یک شکاف هشت ساله در گذر وجود خواهد داشت. این شکاف اخترشناسان را به این باور می‌رساند که بسیاری از سیارات دورانی دوتایی دیگر وجود دارند، اما برای یافتن آنها باید در زمان مناسب رصد کنیم. اعتبار: مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا

به دلیل تمایل TOI-1338 b، از دیدگاه ما، عبور از مقابل ستاره خود در نوامبر 2023 متوقف خواهد شد. سپس در حدود سال 2031، ما دوباره شاهد گذر خواهیم بود.

اکنون ستاره‌شناسان سیاره دومی را پیدا کرده‌اند که به دور TOI-1338 می‌چرخد. این TOI-1338/BEBOP-1c نام دارد و آنها آن را با استفاده از روش سرعت شعاعی به جای روش گذر پیدا کردند. نام BEBOP از یک پروژه رصدی گرفته شده است. نویسندگان در توضیح می‌دهند: «برای افزایش تعداد سیاره‌های دورانی دوتایی شناخته‌شده و ارائه جرم‌های دقیق برای سیستم‌های کشف‌شده با روش گذر، ما یک بررسی رصدی با سرعت شعاعی را آغاز کردیم که به تشخیص سیاره‌های دورانی دوتایی به نام سیارات دوتایی همراه‌شده توسط سیارات مدارگرد (BEBOP) اختصاص داده شده بود ».

محققان یافته‌های خود را در مقاله‌ای با عنوان “اولین سیاره دورانی دوتایی که با سرعتهای شعاعی کشف شد” گزارش کردند. برای انتشار در Nature Astronomy پذیرفته شده است و در سرور preprint arXiv موجود است. نویسنده اصلی متیو آر استندینگ، دانشجوی دکتری دانشکده فیزیک و ستاره شناسی، دانشگاه بیرمنگام، انگلستان است.

سیاره جدید یک غول گازی با جرم حدود 65 زمین است. این در مداری گسترده تر از TOI-1338 b است و دوره مداری آن حدود 215 روز است. ستاره‌شناسان آن را با استفاده از داده‌های سرعت شعاعی جمع‌آوری شده با طیف‌نگارهای هارپس و اسپرسو کشف کردند. این کشف اولین باری است که اخترشناسان یک سیاره دورانی دوتایی را با استفاده از سرعت شعاعی پیدا کردند و این منظومه تنها دومین منظومه دور چند سیاره‌ای است که یافت شده است.

این گرافیک حاصل از تحقیق سیستم TOI-1338 را با جزئیات نشان می‌دهد. سیاره c مدار بسیار وسیع‌تری نسبت به سیاره b دارد و هیچ کدام در منطقه قابل سکونت منظومه قرار ندارند. اعتبار: ایستاده و همکاران. 2023

ستاره‌شناسان علاقه زیادی به سیارات دورانی دوتایی دارند. آنها در داستان‌های علمی تخیلی رایج بودند اما تا زمانی تأیید نشدند که ماموریت کپلر اولین مورد را پیدا نکرد. این سیاره Kepler-16b نام دارد و در نوع خود عجیب و غریب است. اخترشناسان تصور می‌کردند حد داخلی سیارات در منظومه‌های ستاره‌ای دوتایی است. Kepler-16b هیچ سیاره خواهر و برادری ندارد.

اکنون ما از 12 سیاره دورانی دوتایی می‌دانیم و دو تا از آنها در منظومه‌های چند سیاره‌ای قرار دارند. اولین اخترشناسان منظومه دور سیاره‌ای که کشف کردند کپلر-47 نام دارد و میزبان سه سیاره شناخته شده است. برنامه رصد BEBOP برای کشف سیارات دور و نزدیک و تشخیص بیشتر در مورد آنها طراحی شده است. هدف اصلی آن یافتن تعداد بیشتری از آنها است و با غلبه بر برخی از سوگیری‌های مشاهده‌ای کپلر این کار را انجام خواهد داد.

سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی بسیار پیچیده‌تر از سیستم‌های تک‌ستاره‌ای مانند ما هستند. ستارگان دوتایی شکل‌گیری سیاره‌ها را به گونه‌ای مختل می‌کنند که سیستم‌های تک‌ستاره‌ای قابل پیش‌بینی‌تر این کار را نمی‌کنند. ستارگان دوگانه شرایط سختی را در محیط پیش‌سیاره‌ای ایجاد می‌کنند. ستاره‌شناسان قبلاً فکر می‌کردند که سیارات در این منظومه‌ها در معرض برخوردهای فاجعه بار قرار می‌گیرند یا در اثر آشفتگی‌های گرانشی از منظومه‌های خود پرتاب می‌شوند. اما تمام این اکتشافات اخیر نشان می‌دهد که این لزوما درست نیست. اخترشناسان با یافتن سیارات دورانی دوتایی بیشتر و مشخص کردن شباهتها و تفاوتهای آنها با سیارات تک ستاره، چیزهای زیادی در مورد چگونگی شکل‌گیری و مهاجرت سیارات خواهند آموخت.

یکی از دشواری‌های مطالعه سیارات پیرامونی، تعیین جرم آنهاست. BEBOP نه تنها برای یافتن سیارات بلکه برای اندازه‌گیری دقیق‌تر جرم آنها طراحی شده است. این بسیار مهم است. BEBOP نه تنها سیاره دوم را پیدا کرد، بلکه جرم سیاره درونی TOI-1338 را با دقت بیشتری اندازه گرفت.

یافتن منظومه دور سیاره‌ای دیگر و تعیین جرم آن یک کشف مهم است. در حالی که این سیستم‌ها برخی از بخش‌های مدل‌ها را برای چگونگی شکل‌گیری سیارات تغییر می‌دهند، در نهایت مدل‌های ما را دقیق‌تر می‌کنند.

این شکل از این مطالعه آنچه را که اخترشناسان در TOI-1338 یافتند را نشان می‌دهد. نمودار قرمز رنگ دوره دوتایی 14.6 روزه مرتبط با ستاره‌ها را نشان می‌دهد و نمودار آبی رنگ دوره 215.5 روزه TOI1338/BEBOP-1c را نشان می‌دهد. اعتبار: Standing, et al. 2023

این تیم همچنین موضوع سیارات دورانی دوتایی دیگری را بررسی کرد. آنها نمی‌توانند به طور قطعی بگویند که آیا سیارات دیگری وجود دارد یا خیر، آنها محدودیتها را در هر گونه تشخیص احتمالی محاسبه و نمودار کردند.

این نمودار چگالی از تحقیق، محدودیتهای تشخیص روش محققین را نشان می‌دهد. این بسیار پیچیده است، اما اساساً نشان می‌دهد که روش آنها “…به سیارات با جرم اضافی زیر زحل برای دوره‌هایی تا 2000 روز حساس است، در حالی که ما به سیارات جرم نپتون نزدیک به حد ناپایداری حساس هستیم.” اعتبار: Standing, et al. 2023

یکی از مشکلات مطالعه سیارات دورانی دوتایی این است که بیشتر سیاراتی بسیار کم نور هستند که ما از آنها آگاه هستیم. این بدان معناست که برای بسیاری از آنها، از جمله سیاره جدید TOI-1338/BEBOP-1c، فرصتی برای استفاده از طیف‌سنجی برای بررسی جو آنها وجود ندارد. اما خواهر و برادری که قبلاً کشف شده بود، TOI-1338b، ممکن است به اندازه کافی روشن باشد. محققان می‌نویسند: «بنابراین، علی‌رغم چالش‌هایی که ممکن است ایجاد کند، TOI-1338/BEBOP-1b تنها امکان ما برای روشن کردن ساختار جوی سیارات دورانی دوتایی است.»

از میان 15 سیاره فراخورشیدی دورانی دوتایی شناخته شده، TOI-1338/BEBOP-1b تنها سیاره‌ای است که طیف سنجی انتقالی تلسکوپ فضایی جیمز وب برای آن در حال حاضر قابل پیگیری است. نویسندگان در مقاله خود می نویسند: سیستم TOI-1338/BEBOP-1 امید جدیدی را فراهم می‌کند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers detect a second planet orbiting two stars

by Evan Gough, Universe Today FEBRUARY 2, 2023

https://phys.org/news/2023-02-astronomers-planet-orbiting-stars.html