قرصهایی که بهدلیل پوشیدگی و تراکم بالا، سیارات در حال تولد را از دید مستقیم پنهان میکنند و شناسایی آنها را به کاری فوقالعاده دشوار تبدیل کردهاند. اخترشناسان میدانند این «قرصهای پیشسیارهای» مواد اولیه لازم برای ساخت منظومههای سیارهای را در خود دارند، زیرا منظومه شمسی خود ما نیز حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش از چنین قرصی متراکم شد. با این حال، مشاهده مستقیم سیارات در همان زمانی که هنوز در حال شکلگیری هستند، همواره یکی از بزرگترین چالشهای علم اخترشناسی بوده است. تا همین اواخر، تنها تعداد بسیار اندکی سیاره در اطراف ستارگانی که هنوز در دوران نوزادی خود به سر میبرند، بهطور قطعی تأیید شده بود.
تلسکوپ فضایی گایا (Gaia) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) این وضعیت را بهطور اساسی تغییر داده است. گروهی از پژوهشگران به سرپرستی میگل ویوکه از رصدخانه جنوبی اروپا با استفاده از دادههای گایا، ۹۸ سامانه ستارهای جوان را مورد بررسی قرار دادند و در ۳۱ مورد از آنها شواهدی از وجود همدمهایی نادیدنی یافتند. این دستاورد مهم به لطف دقت بینظیر گایا در اندازهگیری موقعیت و حرکت ستارگان ممکن شد. حتی سیاراتی که آنقدر کوچک و کمنورند که نمیتوان آنها را مستقیماً دید، از طریق نیروی گرانشی خود بر ستاره میزبان اثر میگذارند و باعث میشوند ستاره اندکی «لنگر» یا نوسان داشته باشد. گایا این نوسانهای بسیار ظریف را با ردیابی حرکت ستارگان نسبت به پسزمینه آسمان، با دقتی بیسابقه تشخیص میدهد.
(اعتبار تصویر: آلما – ALMA)
این روش، یعنی شناسایی سیارات از راه اثر گرانشی آنها بر ستاره میزبان، تکنیک تازهای نیست و اخترشناسان دهههاست که از آن برای کشف سیارات پیرامون ستارگان بالغ و پایدار استفاده میکنند. اما بهکارگیری این روش برای ستارگانی که هنوز در حال شکلگیری هستند، یک پیشرفت بزرگ بهشمار میآید. ستارگان جوان ذاتاً ناپایدارند؛ آنها تپش دارند، تغییر میکنند و هنوز در حال سازگار شدن با زندگی پایدار خود در مرحله «رشته اصلی» هستند. همین ناپایداریها تشخیص امضای بسیار ظریف گرانشی یک سیاره را بهمراتب دشوارتر میکند. اینکه گایا با وجود چنین شرایطی توانسته به موفقیت برسد، هم حساسیت خارقالعاده این تلسکوپ را نشان میدهد و هم قدرت رویکرد «پیمایش سراسر آسمان» آن را برجسته میکند.
از میان ۳۱ سامانهای که نشانههایی از وجود همدم در آنها دیده شده، هفت سامانه حرکاتی را نشان میدهند که با اجرامی در جرم سیارهای سازگار است. هشت سامانه دیگر بهاحتمال زیاد میزبان «کوتولههای قهوهای» هستند؛ اجرامی که از سیارات بزرگتر اما از ستارگان کوچکترند و در مرز میان این دو دسته قرار میگیرند. شانزده سامانه باقیمانده نیز احتمالاً شامل ستارگان دیگری هستند که به دور ستاره اصلی میچرخند. مجموعه تصویری خیرهکنندهای که توسط آژانس فضایی اروپا منتشر شده، این سامانهها را بهشکل قرصهایی درخشان به رنگهای نارنجی و بنفش نشان میدهد که با تلسکوپ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (ALMA) ثبت شدهاند. در این تصاویر، مکانهای پیشبینیشده همدمها که گایا آنها را پیشنهاد میکند، با رنگ فیروزهای مشخص شده است. برای مقایسه، این مجموعه شامل بازسازیای از ظاهر احتمالی منظومه شمسی خود ما در سن یک میلیون سالگی نیز هست که در آن، مدار پیشبینیشده مشتری نیز با رنگ فیروزهای نشان داده شده است.
(اعتبار تصویر: رصدخانه جنوبی اروپا، آژانس فضایی اروپا/گایا/DPAC، ام. ویوکه و همکاران)
آنچه رویکرد گایا را واقعاً انقلابی میکند، مقیاس کار آن است. جستوجوهای زمینی برای یافتن سیارات در حال شکلگیری، بسیار پرهزینهاند و معمولاً تنها میتوانند تعداد محدودی سامانه را در هر بار هدف قرار دهند. در مقابل، گایا کل آسمان را پیمایش میکند و این امکان را به اخترشناسان میدهد که برای نخستین بار صدها ستاره در حال شکلگیری را بهطور همزمان مطالعه کنند و همدمهای آنها را در نمونههایی بزرگ شناسایی نمایند. درک اینکه سیارات در مراحل مختلف شکلگیری و در محیطهای گوناگون تا چه اندازه فراواناند، به اخترشناسان کمک میکند مدلهای جامعتری از چگونگی تکامل منظومههای سیارهای بسازند.
همدمهایی که گایا شناسایی کرده، اکنون میتوانند با تلسکوپهای دیگر مورد بررسی دقیقتر قرار گیرند. برای مثال، تلسکوپ فضایی جیمز وب با دید فروسرخ قدرتمند خود که توانایی نفوذ در غبار را دارد، میتواند نواحی درونی این قرصهای پیشسیارهای را با جزئیاتی بیسابقه مطالعه کند. این تلسکوپ ممکن است بتواند خود سیارات را بهطور مستقیم تصویر کند یا شکافهایی را که سیارات در حال تولد در مواد اطراف خود ایجاد میکنند، آشکار سازد. چنین مشاهداتی نهتنها به تأیید نهایی یافتههای گایا کمک میکند، بلکه پنجرهای تازه به نخستین فصلهای داستان شکلگیری جهانهای دیگر میگشاید؛ فصلهایی که تا همین چند سال پیش، تنها در حد نظریه و شبیهسازی باقی مانده بودند.
