سیاره‌ای که نباید وجود داشته باشد!!

اعتبار: جولیان باوم

جستجوی سیارات خارج از منظومه شمسی – سیارات فراخورشیدی – یکی از زمینه‌های در حال رشد سریع در نجوم است. در طول چند دهه گذشته، بیش از 5000 سیاره فراخورشیدی کشف شده است و ستاره‌شناسان اکنون تخمین می‌زنند که به طور متوسط حداقل یک سیاره در هر ستاره در کهکشان ما وجود دارد.

بسیاری از تلاش‌های تحقیقاتی کنونی با هدف شناسایی سیارات مشابه زمین مناسب برای حیات انجام می‌شود. این تلاش‌ها بر روی ستارگان به‌اصطلاح «رده اصلی» مانند خورشید ما متمرکز هستند – ستارگانی که از ترکیب اتم‌های هیدروژن به هلیوم در هسته‌های خود نیرو می‌گیرند و برای بیلیونها سال پایدار می‌مانند. بیش از 90 درصد از تمام سیارات فراخورشیدی شناخته شده تاکنون در اطراف ستاره‌های رده اصلی شناسایی شده‌اند.

به عنوان بخشی از یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان، ستاره‌ای را مطالعه کردیم که در بیلیونها سال آینده بسیار شبیه خورشید ما به نظر می‌رسد و دریافتیم که سیاره‌ای دارد که باید آن را ب‌بلعد. در تحقیقی ما معمای وجود این سیاره را ترسیم کرده و راه‌حل‌های ممکن را پیشنهاد می‌کنیم.

نگاهی اجمالی به آینده ما: ستارگان غول قرمز

درست مانند انسانها، ستارگان با افزایش سن دچار تغییراتی می‌شوند. هنگامی که یک ستاره تمام هیدروژن خود را در هسته مصرف کرد، هسته ستاره کوچک می‌شود و پوشش بیرونی با سرد شدن ستاره منبسط می‌شود.

در این مرحله “غول سرخ” از تکامل، ستارگان می‌توانند تا بیش از 100 برابر اندازه اصلی خود رشد کنند. زمانی که این اتفاق برای خورشید ما بیفتد، در حدود 5 بیلیون سال آینده، انتظار داریم آنقدر بزرگ شود که عطارد، زهره و احتمالاً زمین را در بر بگیرد.

در نهایت، هسته آنقدر داغ می‌شود که ستاره شروع به همجوشی هلیوم کند. در این مرحله ستاره به حدود 10 برابر اندازه اصلی خود کوچک می‌شود و برای ده‌ها میلیون سال به سوختن پایدار ادامه می‌دهد.

از امواج صوتی درون یک ستاره می‌توان برای تعیین اینکه آیا هلیوم می‌سوزد یا خیر استفاده کرد. اعتبار: گابریل پرز دیاز / Instituto de Astrofisica de Canarias

ما صدها سیاره را می‌شناسیم که به دور ستاره‌های غول سرخ می‌چرخند. یکی از این سیاره‌ها 8 Ursae Minoris b نام دارد، سیاره‌ای با جرمی به دور مشتری در مداری که آن را فقط نیمی از فاصله زمین از خورشید از ستاره خود نگه می‌دارد.

این سیاره در سال 2015 توسط تیمی از ستاره‌شناسان کره‌ای کشف شد که کشش گرانشی سیاره را روی ستاره اندازه‌گیری می‌کند. در سال 2019، اتحادیه بین المللی نجوم، ستاره بئکدو و سیاره هالا را به نام بلندترین کوه‌های شبه جزیره کره نامید.

سیاره‌ای که نباید آنجا باشد

تجزیه و تحلیل داده‌های جدید درباره بئکدو جمع‌آوری شده توسط تلسکوپ فضایی ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذر ناسا (TESS) به کشف شگفت‌انگیزی دست یافته است. برخلاف دیگر غولهای قرمزی که ما میزبان سیارات فراخورشیدی در مدارهای نزدیک یافتیم، بئکدو شروع به همجوشی هلیوم در هسته خود کرده است.

با استفاده از تکنیک‌های سیاره‌لرزه‌شناسی که امواج درون ستاره‌ها را مطالعه می‌کند، می‌توانیم تعیین کنیم که در یک ستاره چه ماده‌ای می‌سوزد. برای بئکدو، فرکانس امواج به طور واضح نشان داد که شروع به سوزاندن هلیوم در هسته خود کرده است.

این کشف گیج کننده بود: اگر بکئدو هلیوم می‌سوزاند، باید در گذشته بسیار بزرگتر می‌بود – آنقدر بزرگ که باید سیاره هالا را در بر می‌گرفت. چگونه ممکن است هالا زنده بماند؟

همانطور که اغلب در تحقیقات علمی اتفاق می‌افتد، اولین اقدام این بود که بی‌اهمیت‌ترین توضیح را کنار بگذاریم: اینکه هالا هرگز واقعاً وجود نداشته است.

اگر ستاره بکئدو قبلا دوتایی بود، دو سناریو وجود دارد که می‌تواند بقای سیاره هالا را توضیح دهد. اعتبار: بروکس جی بیز، جونیور، SOEST/دانشگاه هاوایی

در واقع، برخی از اکتشافات ظاهری سیاراتی که با استفاده از تکنیک تاب خوردن داپلر به دور غول‌های قرمز می‌چرخند، بعدها نشان داده شد که توهماتی هستند که در اثر تغییرات طولانی‌مدت در رفتار خود ستاره ایجاد شده‌اند.

با این حال، مشاهدات بعدی چنین سناریوی مثبت کاذبی را برای هالا رد کرد. سیگنال داپلر از بکئدو در 13 سال گذشته ثابت مانده است و مطالعه دقیق سایر شاخصها هیچ توضیح احتمالی دیگری برای سیگنال نشان نداد. هالا واقعی است – که ما را به این سوال باز می‌گرداند که چگونه از غرق شدن جان سالم به در برد.

دو ستاره یکی می‌شوند: یک سناریوی احتمالی بقا

پس از تایید وجود این سیاره، به دو سناریو رسیدیم که می‌تواند وضعیتی را توضیح دهد که در بئکدو و هالا می‌بینیم.

حداقل نیمی از ستارگان کهکشان ما در انزوا مانند خورشید ما شکل نگرفته‌اند، بلکه بخشی از سیستم‌های دوتایی هستند. اگر بکئدو زمانی یک ستاره دوتایی بود، شاید هالا هرگز با خطر ادغام مواجه نمی‌شد.

ادغام این دو ستاره ممکن است از انبساط هر یک از ستاره‌ها به اندازه‌ای بزرگ جلوگیری کرده باشد که سیاره هالا را در بر بگیرد. اگر یک ستاره به خودی خود تبدیل به یک غول سرخ می‌شد، هالا را در خود فرو می‌برد – با این حال، اگر با یک ستاره همدم ادغام می‌شد مستقیماً به فاز هلیوم سوز می‌رفت بدون اینکه به اندازه کافی بزرگ شود تا به سیاره برسد.

از طرف دیگر، هالا ممکن است یک سیاره نسبتا تازه متولد شده باشد. برخورد شدید بین این دو ستاره ممکن است ابری از گاز و غبار ایجاد کرده باشد که سیاره ممکن است از آن تشکیل شده باشد. به عبارت دیگر سیاره هالا ممکن است وجود داشته باشد.

​

از طرف دیگر، هالا ممکن است یک سیاره نسبتا تازه متولد شده باشد. برخورد شدید بین این دو ستاره ممکن است ابری از گاز و غبار ایجاد کرده باشد که سیاره ممکن است از آن تشکیل شده باشد. به عبارت دیگر، سیاره هالا ممکن است یک سیاره “نسل دوم” به تازگی متولد شده باشد.

هر توضیحی که درست باشد، کشف یک سیاره نزدیک به دور یک ستاره غول قرمز هلیوم سوز نشان می‌دهد که طبیعت راههایی برای ظهور سیارات فراخورشیدی در مکانهایی پیدا می‌کند که ما کمتر از آنها انتظار داریم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers puzzled by ‘planet that shouldn’t exist’

by Daniel Huber, The Conversation JULY 1, 2023

https://phys.org/news/2023-06-astronomers-puzzled-planet-shouldnt.html