سیارات بیستاره برای نخستینبار با شواهد مستقیم رصدی تایید شدند و اخترشناسان موفق شدند یک سیاره سرگردان را در فاصلهای نزدیک به ۱۰ هزار سال نوری از زمین شناسایی و مشخصات فیزیکی آن را با دقت اندازهگیری کنند.
به گزارش سرویس نجوم تکناک، این کشف که نتیجه یک مطالعه تازه در حوزه ریزهمگرایی گرانشی است، دیدگاه دانشمندان را درباره فراوانی سیارات بیخانمان در کهکشان راه شیری وارد مرحله جدیدی میکند و نشان میدهد که این اجرام تنها مفهومی نظری نبودهاند.
سیارات معمولا با ستارهای تعریف میشوند که به دور آن گردش میکنند و تقریبا همه روشهای رایج کشف سیارات فراخورشیدی نیز به همین وابستگی تکیه دارند. در روش گذر، سیاره بخشی از نور ستاره را مسدود میکند و در روش سرعت شعاعی، کشش گرانشی سیاره باعث نوسان قابلاندازهگیری ستاره میشود. اما در نبود ستاره، این نشانهها به طور کامل از بین میروند و سیاره تنها به جرمی تاریک و تقریبا نامرئی تبدیل میشود. همین مسئله باعث شده بود که وجود سیارات سرگردان، با وجود پیشبینیهای نظری گسترده، سالها بدون تایید قطعی باقی بماند.
اخترشناسان مدتها گمان میکردند که کهکشان راه شیری مملو از سیاراتی است که یا در اثر برهمکنشهای گرانشی شدید از سامانههای سیارهای خود بیرون رانده شدهاند یا از ابتدا بدون ستاره شکل گرفتهاند. با وجود این، نبود روش قطعی برای اندازهگیری جرم و فاصله این اجرام باعث میشد که هر نامزد کشفشده همواره بتواند به عنوان جرمی سنگینتر مانند یک کوتوله قهوهای تفسیر شود. این عدم قطعیت که به ابهام جرم–فاصله معروف است، مانع از آن میشد که اخترشناسان بتوانند با اطمینان از وجود سیارات سرگردان سخن بگویند.
در تکناک بخوانید: حقایق کهکشان راه شیری؛ سفری از دل غبار ستارگان تا افق رویداد
مطالعه جدید این مانع را برطرف کرده است. پژوهشگران در جریان یک رویداد ریزهمگرایی گرانشی، جرم آزادی را شناسایی کردند که بدون داشتن ستاره میزبان از مقابل خط دید یک ستاره دوردست عبور کرده بود. در چنین رویدادهایی، گرانش جرم عبوری، نور ستاره پسزمینه را خم میکند و باعث میشود ستاره برای مدت کوتاهی روشنتر دیده شود. همین افزایش گذرای روشنایی، تنها نشانه حضور جرم نادیدنی است.
آنچه کشف نخستین سیاره بیستاره را به پدیدهای تعیینکننده تبدیل کرد، مشاهده همزمان آن از زمین و فضا بود. این رویداد به طور اتفاقی توسط فضاپیمای Gaia نیز ثبت شد. Gaia که در فاصلهای بسیار دورتر از زمین قرار دارد، همان پدیده را با زمانبندی اندکی متفاوت مشاهده کرد. این اختلاف زمانی کوچک به پژوهشگران اجازه داد اختلاف منظر ریزهمگرایی را محاسبه کنند؛ پارامتری کلیدی که به صورت مستقیم فاصله جرم همگرا را مشخص میکند.
با مشخص شدن فاصله، تیم پژوهشی توانست جرم این جرم آزاد را نیز تعیین کند. نتایج نشان داد که این سیاره در فاصله حدود ۳ هزار پارسک، معادل تقریبا ۱۰ هزار سال نوری، از زمین قرار دارد و به سمت مرکز کهکشان راه شیری در حرکت است. جرم آن حدود ۲۲ درصد جرم سیاره مشتری برآورد شد، که تقریبا معادل ۷۰ برابر جرم زمین است. این مقدار، جرم سیاره را کمی پایینتر از زحل قرار میدهد و به طور قاطع آن را در رده سیارات جای میدهد و از کوتولههای قهوهای نیست.
در تکناک بخوانید: آیا ما داخل یک سیاهچاله زندگی میکنیم؟
اهمیت این اندازهگیری تنها به تایید یک سیاره سرگردان محدود نمیشود. این جرم در بازهای قرار دارد که اخترشناسان آن را بیابان اینشتین مینامند؛ محدودهای میان سیارات سبکتر و اجرام زیرستارهای سنگینتر که تاکنون به ندرت نمونهای از اجرام آزاد در آن دیده شده بود. کشف یک سیاره بیستاره در این بازه نشان میدهد که این شکاف، برخلاف تصور پیشین، خالی نیست و جمعیت متنوعتری از اجرام سرگردان در کهکشان وجود دارد.
سوبو دونگ، یکی از نویسندگان این پژوهش و استاد اخترشناسی دانشگاه پکن اعلام کرده است که این کشف شواهد تازهای ارائه میکند که نشان میدهد کهکشان میتواند سرشار از سیارات سرگردان باشد. به گفته او، اندازهگیری همزمان جرم و فاصله نشان میدهد که این اجرام از موارد استثنایی نیستند، بلکه بخشی واقعی از جمعیت سیارهای کهکشان هستند.
با وجود این موفقیت، روش ریزهمگرایی همچنان به همترازیهای نادر و تصادفی وابسته است و امکان جستوجوی هدفمند سیارات سرگردان را فراهم نمیکند. هر کشف نیازمند آن است که یک جرم آزاد دقیقا از خط دید یک ستاره پسزمینه عبور کند؛ رویدادی که ممکن است تنها یکبار رخ دهد و سپس تکرار نشود. به همین دلیل، هرچند وجود این سیارات اکنون تایید شده است، اما شمار واقعی آنها همچنان نامشخص باقی میماند.
بخوانید: فضاپیمای ناسا صدهزارمین تصویر خود از سیاره سرخ را ثبت کرد
اما چشمانداز آینده امیدوارکننده است. ماموریتهای فضایی جدید که برای پایش مداوم بخشهای وسیعی از آسمان طراحی شدهاند، میتوانند تعداد این کشفیات را به طور قابل توجهی افزایش دهند. از جمله این ماموریتها میتوان به Nancy Grace Roman Space Telescope اشاره کرد که توسط ناسا توسعه داده میشود، همچنین ماموریت چینی Earth 2.0 که با هدف شناسایی سیارات فراخورشیدی و اجرام آزاد برنامهریزی شده است. این پروژهها با افزایش نرخ رصد رویدادهای ریزهمگرایی، میتوانند تصویر دقیقتری از جمعیت سیارات سرگردان در کهکشان ارائه دهند.
در مجموع، تایید مستقیم یک سیاره بیستاره با جرم و فاصله مشخص، نقطه عطفی در اخترشناسی سیارات به حساب میآید. این کشف نهتنها یک فرضیه قدیمی را به واقعیت مشاهدهشده تبدیل کرده است، بلکه نشان میدهد کهکشان راه شیری ممکن است میزبان میلیاردها سیاره تنها باشد که بیصدا و تاریک در فضای میانستارهای سرگردان هستند.
