ستارهشناسان سیارات نوزادی را که در فاصله ۳۷۰ سال نوری از ما به دور یک ستاره میچرخند، مشاهده کردهاند و موفق شدهاند دیسکهای گاز و غباری را که اطراف آنها شکل گرفتهاند، با جزئیاتی بیسابقه ببینند.
این تصاویر کمنظیر از سیارات نوزاد در یک منظومه ستارهای دوردست ثبت شده است. سیارات همچنان در حلقههایی از گاز و غبار احاطه شدهاند که به نظر میرسد قمرها در حال شکلگیری در میان آنها هستند.
دو سیاره نوزاد تصویربرداری شده، یا همان «پروتوپلنتها»، به دور ستاره PDS 70 در صورت فلکی قنطورس میچرخند که ۳۷۰ سال نوری از ما فاصله دارد. این ستاره با عمری حدود ۵ میلیون سال، در مقیاس کیهانی هنوز در دوران کودکی خود به سر میبرد. برای مقایسه، منظومه شمسی ما با ۴.۶ میلیارد سال عمر، یک سامانه «میانسال» محسوب میشود.
دانشمندان این مطالعه معتقدند که میلیاردها سال پیش، منظومه شمسی ما نیز مشابه نسخه کوچکی از منظومه PDS 70 بوده است.
ستارهشناسان دانشگاه آریزونا با استفاده از ابزار پیشرفته Magellan Adaptive Optics Xtreme (MagAO-X) که به تلسکوپ ۶.۵ متری ماژلان در رصدخانه لاس کامپاناس شیلی متصل است، این سیارات فراخورشیدی یا «اگزوپلنتها» را تصویربرداری کردهاند.
همچنین برای اولین بار، آنها تغییرات درخشش پروتوپلنتها را مشاهده کردهاند که نشاندهنده رشد پرآشوب آنهاست.
جیالین لی، دانشجوی دکتری نجوم در دانشگاه آریزونا و عضو این تیم، گفت: «ما برای اولین بار حلقههای غبار اطراف پروتوپلنتها را میبینیم که نور درخشان ستاره از آنها بازتاب شده است.»
پروتوپلنتها بسیار نادر هستند و این دو سیاره که با نامهای PDS 70 b و PDS 70 c شناخته میشوند، تنها نمونههای تأییدشده در میان بیش از ۵۰۰۰ سیاره فراخورشیدی ثبتشده هستند. تصاویر واضحتر از چنین سیارات نادری و غبار اطراف آنها میتوانند برای درک چگونگی رشد سیارات و شکلگیری قمرها یا «اگزومونها» بسیار ارزشمند باشند.
بررسی عادات تغذیهای سیارات نوزاد
PDS 70 b و PDS 70 c هر دو چندین برابر مشتری جرم دارند، اما سن کم آنها نشان میدهد که هنوز در حال رشد هستند و با جمعآوری مواد از دیسک گاز و غبار اطراف ستاره مادرشان به جرم خود میافزایند.
لرد کلوز، استاد نجوم در رصدخانه استوارد و سرپرست این تیم، گفت: «سیارات پرجرم مانند جاروبرقی یا جاروب عمل میکنند. آنها اساساً غبار را پراکنده کرده و شکاف بزرگی در دیسک گاز و غبار اطراف ستاره ایجاد میکنند.»
هنگامی که مواد، عمدتاً گاز هیدروژن، به شکل آبشار بر روی پروتوپلنتها فرود میآید، این سیارات نوزاد در طول موج خاصی از نور به نام H-alpha میدرخشند. این نور ناشی از گرم شدن شدید گاز هنگام برخورد به سطح پروتوپلنتها است.
کلوز توضیح داد: «هدفگیری این طول موج خاص به MagAO-X اجازه میدهد تا نویزها را کاهش داده و پروتوپلنتها را از ویژگیهای اطراف یا خطاهای تصویری متمایز کند.»
در طول سه سال رصد، تیم مشاهده کرد که روشنایی PDS 70 b به یکپنجم مقدار اولیه کاهش یافته، در حالی که سیاره خواهر آن، PDS 70 c، دو برابر روشنتر شده است. این تغییرات نشاندهنده تغییر میزان مواد فرو افتاده به این پروتوپلنتها است.
کلوز گفت: «به بیان ساده، یکی از سیارات ناگهان رژیم گرفت، در حالی که دیگری با اشتها هیدروژن میبلعید.»
هنوز مشخص نیست چه عواملی باعث این تغییرات در عادات تغذیهای سیارات نوزاد شده است.
دستیابی به جزئیات بیسابقه: کشف دنیای جدید اطلاعات
این رصدها با استفاده از MagAO-X، یک سیستم اپتیک تطبیقی، انجام شد. این فناوری اثرات آشفتگیهای جو زمین را اصلاح کرده و جلوی چشمک زدن ستارگان را میگیرد. نتیجه این است که تصاویر MagAO-X با کیفیتی قابل مقایسه با تلسکوپهای فضایی اپتیکی به دست میآیند.
کلوز توضیح داد: «آینه این سیستم با سرعتی معادل تنظیم نمره عینک ۲۰۰۰ بار در ثانیه تغییر شکل میدهد. چون فناوری ما آشفتگیهای جو را از بین میبرد، در واقع مثل این است که تلسکوپ ۶.۵ متری را با یک کلیک موس به فضا ببریم.»
وی افزود: «برای درک بهتر وضوح تصویر، تصور کنید من در فینیکس ایستادهام و شما در توسان. با MagAO-X، شما میتوانید تشخیص دهید که من یک سکه ۲۵ سنتی در دست دارم یا دو تا، از فاصله ۱۲۵ مایلی!»
اکنون کلوز و همکارانش قصد دارند از MagAO-X برای جستجوی پروتوپلنتهای بیشتری در اطراف ستارگان جوان استفاده کنند.
وی در پایان گفت: «کشف این پروتوپلنتها در مرز تواناییهای فناوری امروز است، اما با پیشرفتهای بیشتر، انتظار داریم در آینده نزدیک سامانههای مشابه بیشتری کشف کنیم.»
یافتههای این تیم در The Astronomical Journal منتشر شده است.
