PDS 70 یک ستاره نزدیک است که در دیسک آن دو سیاره در حال شکل‌گیری هستند. این دو از معدود سیارات فراخورشیدی هستند که ستاره‌شناسان توانسته‌اند مستقیماً از آن‌ها تصویربرداری کنند. پژوهشگران با استفاده از روشی نوآورانه و جدید، این ستاره را با تلسکوپ جیمز وب بررسی کردند و جزئیات بیشتری از این سامانه، از جمله احتمال وجود یک سیاره سوم، را کشف کردند.
PDS 70 یک ستاره کوتوله نارنجی است که حدود ۳۷۰ سال نوری از ما فاصله دارد و میزبان دو سیاره جوان و در حال رشد به نام‌های PDS 70b و PDS 70c است. رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) توانسته است از این دو سیاره تصویربرداری مستقیم کند. در این میان، PDS 70b نخستین پیش‌سیاره‌ای است که تاکنون به‌طور مستقیم تصویربرداری شده است. این دستاورد در سال ۱۳۹۶ با استفاده از ابزار پیشرفته SPHERE در VLT ممکن شد.
رصدهای SPHERE و سایر مشاهدات به ستاره‌شناسان این امکان را داد که اطلاعات دقیق‌تری درباره جو، جرم و دمای این سیارات به دست آورند. اکنون، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) بار دیگر این دو سیاره را بررسی کرده است و نتایج آن در مقاله‌ای جدید در مجله The Astronomical Journal منتشر شده است. این مقاله با عنوان «تداخل‌سنج جیمز وب: آشکارسازی تداخلی فضایی PDS 70b و c در طول‌موج ۴.۸ میکرون» منتشر شده و نویسنده اصلی آن دوری بلیکلی، دانشجوی دکتری فیزیک و نجوم در دانشگاه ویکتوریا، کانادا است.
تلسکوپ جیمز وب دارای ابزاری به نام تصویربردار فروسرخ نزدیک و طیف‌سنج بدون شکاف (NIRISS) است که قابلیتی به نام تداخل‌سنجی با ماسک روزنه‌ای (AMI) دارد. این ویژگی به آن امکان می‌دهد که مانند یک تداخل‌سنج عمل کند. در این روش، ماسکی با سوراخ‌های کوچک روی آینه اصلی تلسکوپ قرار می‌گیرد و باعث ایجاد تداخل‌نگار (Interferogram) با وضوح بالاتر می‌شود، زیرا اندازه مؤثر تلسکوپ افزایش می‌یابد.
در مقاله، نویسندگان می‌نویسند:
«در این مطالعه، ما مشاهدات تداخل‌سنجی جیمز وب از PDS 70 را با فیلتر NIRISS F480M ارائه می‌کنیم که نخستین رصد تداخل‌سنجی فضایی از این سامانه است.»
آن‌ها شواهدی از مواد اطراف سیارات PDS 70b و PDS 70c کشف کرده‌اند که این نظریه را تقویت می‌کند که این سیارات هنوز در حال شکل‌گیری هستند. دوری بلیکلی، نویسنده اصلی مقاله، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت:
«این مانند دیدن یک عکس خانوادگی از منظومه شمسی خودمان در دوران کودکی است. تصور اینکه چقدر می‌توانیم از یک سامانه یاد بگیریم، شگفت‌انگیز است.»
اعتبار تصویر: A. Isella، ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
رصدهای قبلی از این سیارات در طول‌موج‌های کوتاه‌تر انجام شده بود و این داده‌ها بیشتر با مدل‌های مربوط به ستاره‌های کم‌جرم و کوتوله‌های قهوه‌ای سازگار بودند. اما مشاهدات جدید تلسکوپ جیمز وب این سیارات را در طول‌موج‌های بلندتری مشاهده کرده است، طول‌موج‌هایی که تاکنون بررسی نشده بودند. این داده‌ها نشان می‌دهند که نور بیشتری نسبت به مشاهدات قبلی منتشر شده است و مدل‌های ستاره‌های کم‌جرم و کوتوله‌های قهوه‌ای قادر به توضیح این میزان نور نیستند.
این یافته‌ها به وجود ماده‌ای گرم در اطراف هر دو سیاره اشاره دارند، که به‌عنوان ماده‌ای در حال انباشت از یک دیسک پیرامون‌سیاره‌ای تعبیر می‌شود. نویسندگان مقاله می‌گویند:
«فتومتری ما از PDS 70b و PDS 70c شواهد اولیه‌ای از تابش دیسک پیرامون‌سیاره‌ای در طول‌موج‌های فروسرخ میانی ارائه می‌دهد.»
نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که PDS 70 و سیارات آن در حال رقابت برای جذب مواد مورد نیاز جهت رشد هستند. این ستاره از نوع T-Tauri است و تنها ۵.۴ میلیون سال عمر دارد. این ستاره هنوز به مرحله رشته اصلی (Main Sequence) نرسیده است و همچنان در حال جذب مواد می‌باشد.
داگ جانستون، یکی از نویسندگان مقاله، می‌گوید:
«این مشاهدات فرصت خارق‌العاده‌ای را برای مشاهده فرایند شکل‌گیری سیارات در همان لحظه وقوع فراهم می‌کنند. دیدن سیاراتی که در حال جذب ماده هستند، به ما کمک می‌کند تا به پرسش‌های دیرینه درباره چگونگی شکل‌گیری و تکامل سامانه‌های سیاره‌ای پاسخ دهیم. این مانند تماشای ساخته شدن یک منظومه شمسی در برابر چشمان ما است.»
این پژوهش همچنین شواهد بیشتری از وجود یک سیاره سوم در این سامانه، که به‌طور موقت PDS 70d نامیده شده است، ارائه می‌دهد.
در سال ۱۴۰۳، مقاله‌ای به وجود احتمالی یک سیاره سوم اشاره کرده بود، اما عدم قطعیت زیادی در مورد آن وجود داشت. نویسندگان آن مقاله نوشته بودند که ممکن است یک سیاره فراخورشیدی دیگر پیدا شده باشد، اما این جرم می‌تواند یک توده غبار یا یک بازوی مارپیچی از مواد درون دیسک نیز باشد. آن‌ها خاطرنشان کرده بودند که «مطالعات پیگیری در مورد PDS 70d بسیار هیجان‌انگیز خواهد بود.»
هرچند که این پژوهش جدید صرفاً یک مطالعه پیگیری درباره این سیاره نیست، اما برخی ویژگی‌های این جرم را محدود کرده است. اگر این جرم واقعاً یک سیاره باشد، ترکیب جوّی آن کاملاً با PDS 70b و PDS 70c متفاوت است. نویسندگان مقاله توضیح می‌دهند:
«اگر تابش مشاهده‌شده در طول‌موج‌های کوتاه‌تر ناشی از یک سیاره باشد، این سیاره فرضی ترکیب جوّی متفاوتی نسبت به PDS 70b یا PDS 70c دارد.»
آن‌ها نتیجه‌گیری می‌کنند که مشاهدات پیگیری بیشتری برای تعیین ماهیت این جرم مورد نیاز است.
