در آن زمان، فناوری لازم برای شناسایی سیارات کوچکتر اطراف ستارههای کمجرم و کمنور مانند کوتولههای قرمز، هنوز توسعه نیافته بود.
اما از اواسط دهه ۱۳۷۸، ابزار HARPS (جستجوگر سیارات با دقت بالا از طریق سرعت شعاعی) تمرکز خود را بهطور خاص روی ستارههای نوع M (کوتولههای قرمز) معطوف کرد و در سال ۱۳۸۷، کمجرمترین سیاره فراخورشیدی آن زمان را کشف کرد.
در سال ۱۳۹۴، ابزار CARMENES به این تلاش پیوست و بررسی گستردهای از ستارههای کوتوله M را آغاز کرد. این ابزار روی تلسکوپ اسپانیایی «کالار آلتو» نصب شده و مأموریت آن، بررسی حدود ۳۰۰ ستاره M برای یافتن نشانههایی از سیارات زمینمانند است.
CARMENES از روش سرعت شعاعی برای تشخیص تأثیرات گرانشی سیارات بر ستارهشان استفاده میکند، و تا به امروز، سیارات زیادی با مدارهای کوتاه اطراف ستارههایی با جرم کمتر از ۰٫۳۴ برابر جرم خورشید کشف کرده است.
اکنون مقالهای تازه در نشریه Astronomy and Astrophysics از کشف چند سیاره زمینمانند دیگر خبر میدهد. این پژوهش با عنوان:
«جستجوی CARMENES برای سیارات فراخورشیدی اطراف کوتولههای M: نرخ وقوع سیارات زمینمانند اطراف ستارههای بسیار کمجرم» منتشر شده و نویسنده اصلی آن دکتر «آدریان کامینسکی» از مرکز اخترشناسی دانشگاه هایدلبرگ است.
اعتبار تصویر: مرکز نجوم اسپانیایی در اندلس / سانتوس پدراس.
پژوهشگران مینویسند:
«برآوردهای قبلی در پروژه CARMENES نشان میداد که تعداد سیارات با مدارهای کوتاه برای ستارههای M با جرم کمتر از ۰٫۳۴ جرم خورشید بیشتر است.»
مطالعه جدید تمرکز خود را روی کمجرمترین ستارههای موجود در دادههای CARMENES قرار داده است. تیم پژوهشی، ۱۵ ستاره را از میان ۲۲۰۰ ستاره بررسی کرد.
نتیجه آن بود که چهار سیاره جدید کشف شد که به دور سه ستاره میچرخند.
سه سیاره از این چهار، جرمی بین ۱٫۰۳ تا ۱٫۵۲ برابر زمین دارند و در مدارهایی با دورههای ۱٫۴۳ تا ۵٫۴۵ روز قرار دارند.
چهارمی بسیار پرجرمتر است، با جرمی حدود ۱۴ برابر زمین و دورهی مداری تقریباً ۳٫۳ ساله.
این سیارات با نامهای G 268–۱۱۰ b، G 261–۶ b و G 192–۱۵ b و c معرفی شدهاند. سیاره G 192–۱۵ c همان سیاره بزرگتر است.
چرا کوتولههای قرمز مهماند؟
کشف سیارات زمینمانند در اطراف کوتولههای M جذاب است، چون این ستارهها رایجترین نوع ستاره در کهکشان راه شیری هستند.
هرچند این ستارهها کوچک، کمنور و بهسختی قابل مشاهدهاند، اما باور بر این است که تا ۷۵٪ از ستارههای کهکشان از این نوع باشند.
کوتولههای قرمز سوخت هیدروژنی خود را بهآهستگی میسوزانند و عمر بسیار طولانی دارند. این پایداری بالا میتواند شرایط مناسبی برای شکلگیری حیات در سیارات واقع در مناطق قابلسکونت اطراف این ستارهها فراهم کند — هرچند برای اثبات این فرضیه، هنوز راه زیادی باقیست.
به لطف مأموریت «کپلر» ناسا و سایر تلاشهای رصدی، اکنون میدانیم که حداقل ۵۰٪ از کوتولههای M میزبان سیاره هستند و بسیاری از آنها چند سیاره دارند. سامانه معروف TRAPPIST-1 نمونه بارز این موضوع است.
رصدها همچنین نشان دادهاند که بیشتر این سیارات در نزدیکی ستاره میزبان خود قرار دارند، در فاصلهای که امکان وجود آب مایع روی سطح آنها محتمل است.
نتایج آماری پژوهش جدید
در بررسی آماری این دادهها، پژوهشگران دریافتند که سیاراتی با جرم کمتر از سه برابر زمین، در اطراف ستارههای کمجرم رایجاند.
آنها مینویسند:
«برای سیارات با جرم کمتر از ۳ جرم زمین، نرخ پیدایش تقریباً معادل یک سیاره به ازای هر ستاره بود. اما برای سیارات بزرگتر تا ۱۰ جرم زمین، این نرخ تقریباً ده برابر کاهش مییابد.»
آنها همچنین دریافتند که نرخ پیدایش سیارات وابسته به جرم ستاره است.
«یافتههای ما تأیید میکند که نرخ وقوع سیارهها حتی در میان ستارههای نوع M نیز با جرم ستاره تغییر میکند؛ در ستارههای بسیار کمجرم، سیارات کوچکتر و با مدار کوتاهتری یافت شدهاند.»
توان-قانون، رابطهای ساده است که در آن یک کمیت به صورت توان (قدرت) از کمیتی دیگر تغییر میکند.
اعتبار تصویر: کامینسکی و همکاران، ۲۰۲۵، نشریه نجوم و اخترفیزیک.
در نهایت، آنها نتیجه گرفتند که ستارههایی با جرمی کمتر از ۰٫۱۶ جرم خورشید بهطور میانگین میزبان حدود دو سیاره با جرم زیر ۳ برابر زمین هستند. از سوی دیگر، سیارات بزرگتر بهندرت در چنین سیستمهایی ظاهر میشوند.
دکتر کامینسکی میگوید:
«اینکه سیارات کوچک تا این حد رایجاند، واقعاً شگفتانگیز است. این نشان میدهد که ستارههای کمجرم معمولاً سیارات کوچکتری در مدارهای نزدیک تولید میکنند.»
این نتیجه با دیگر پژوهشهای مرتبط با شکلگیری سیارات نیز همراستاست. بسیاری از سامانههای سیارهای دارای چندین سیاره در مدارهای کوتاهاند.
سیارات زمینمانند در چنین سامانههایی، هدف اصلی جستوجو برای یافتن جهانهای قابلسکونت هستند.
دکتر «آندریاس کویرنباخ»، همکار پژوهش و مدیر رصدخانه کونیگشتول نیز گفت:
«سیارات سنگی کوچک در منطقه موسوم به “قابلسکونت” — یعنی ناحیهای که در آن امکان وجود آب مایع وجود دارد — میتوانند کاندیداهای اصلی برای میزبانی حیات باشند. از آنجا که ستارههای M بسیار رایج هستند و انرژی خود را برای میلیاردها سال بهطور یکنواخت تابش میکنند، میتوانند محیطهایی پایدار برای رشد حیات فراهم کنند.»
چالشها و آینده پژوهش
پژوهشگران تأکید دارند که نرخهای ارائهشده دارای عدمقطعیتهایی هستند:
«با این حال، باید به عدمقطعیتهای بالای این نرخها توجه داشت، که عمدتاً به دلیل کوچک بودن نمونه آماری است.»
آنها میگویند: «نمونه مورد بررسی فقط شامل ۱۵ ستاره و ۱۱ سیاره شناختهشده است که با دادههای سرعت شعاعی CARMENES قابل شناسایی بودند.»
همچنین احتمال میدهند که تعداد سیارات کمجرم در مدارهای دوردست، هنوز کمتر از واقعیت برآورد شده باشد.
در پایان، این پژوهش نشان میدهد که تمایزگذاری بین جرم ستارهها در بررسی نرخ شکلگیری سیارات بسیار اهمیت دارد.
با اینکه این مطالعه فقط بر یک زیرمجموعه از دادههای CARMENES تمرکز داشت، پژوهش کاملتری پس از پایان پروژه انجام خواهد شد.
نویسندگان در پایان مینویسند:
«زمانی که بررسی CARMENES برای ستارههای M کامل شد و حداقل ۵۰ نوبت اندازهگیری RV برای همه اهداف ثبت شد، تحلیل جامع نرخهای وقوع سیاره را در کل نمونه به پایان خواهیم رساند.»
