بیگ بنگ: در چند دهه اخیر، تعداد سیارات کشف شده در خارج از منظومه شمسی رو به افزایش بوده است. تا تاریخ ۴ اکتبر ۲۰۱۸، تعداد ۳۸۶۹ سیاره، ۲۸۸۷ منظومه سیاره‌ای و ۶۳۸ منظومه دارای چندین سیاره به ثبت رسیده‌اند. متاسفانه به دلیل محدودیت‌های موجود در کار اخترشناسان، قسمت اعظم این اکتشافات به صورت غیرمستقیم بوده است.
به گزارش بیگ بنگ، تا کنون تنها از تعداد انگشت شماری سیارۀ در حال چرخش به دورستاره‌ای تصویربرداری شده است (تصویربرداری مستقیم). با وجود اینکه این روش در مقایسه با روش غیرمستقیم دقت بیشتری را می‌طلبد، روش مناسب‌تری برای تعیین جو سیارات خارج از منظومۀ شمسی است. با استفاده از این روش تا کنون ۱۰۰ سیاره در ۸۲ منظومه سیاره‌ای کشف شده است و انتظار می رود این تعداد افزایش یابد.
تعریف
همانطور که از نام آن پیدا است، تصویربرداری مستقیم شامل ثبت مستقیم تصویر از سیاره‌های خارج از منظومه شمسی است که این امر با جستجو به دنبال نور فروسرخ بازتاب شده از جو یک سیاره امکانپذیر می شود. دلیل انتخاب نور فروسرخ این است که یک ستاره در این طیف نوری، ۱ میلیون برابر نور بیشتری نسبت به یک سیاره بازتاب می دهد (در حالت عادی یک میلیارد برابر بوده که با دوربین‌های معمولی قابل شناسایی است).
مزایا
یکی از آشکارترین مزایای این روش این است که احتمال خطا در آن کمتر است. در حالی که روش عبوری(Transit method) تا ۴۰ درصد احتمال خطا در منظومه‌های تک سیاره‌ای دارد (نیازمند مشاهدات بیشتر است)، سیاره‌هایی که با روش سرعت شعاعی (Radial Velocity method) نیازمند تایید است (از این رو همواره با روش عبوری استفاده می شود). در این سو، تصویربرداری مستقیم این امکان را به اخترشناسان میدهد تا سیاره‌های مورد نظر را به صورت مستقیم مشاهده کنند.
با وجود اینکه موقعیت مناسب زیادی برای استفاده از این روش وجود ندارد، هر زمان که بتوان از این روش استفاده نمود، میتوان اطلاعات ارزشمندی از سیارۀ مورد نظر کسب کرد. برای مثال، محققان با بررسی طیف بازتاب شده از جو یک سیاره میتوانند اطلاعات بسیار مهمی در مورد ترکیبات یک سیاره بدست آورند. این اطلاعات در شناسایی ویژگی‌های سیاره‌ای و امکان سکونت بر روی آن نقش مهمی را ایفا می کنند.
این روش در مورد سیارۀ فم‌الحوت بی برای دانشمندان این امکان را فراهم کرد تا اطلاعات بیشتری در خصوص همکنش سیاره با صفحۀ پیش سیاره‌ای ستاره کسب کرده، محدودۀ جرمی سیاره را تعیین کرده و وجود یک سامانه حلقه‌ای عظیم را تایید کنند. در مورد ستارۀ HR 8799، مقدار فروسرخ بازتاب شده از جو سیارۀ آن (همراه با مدل‌های تشکیل سیاره‌ای) تقریب نزدیکی از جرم سیاره را برای دانشمندان به همراه داشت.
تصویربرداری مستقیم، بهترین روش برای سیاراتی است که مدار عریضی داشته و جرم زیادی دارند (مثل غول‌های گازی). همچنین این روش بهترین راه برای شناسایی سیاراتی است که از دید مشاهده‌گر از مقابل ستاره عبور نمی کنند. این روش مکمل روش سرعت شعاعی است که برای شناسایی سیاراتی بکار می رود که از مقابل ستاره عبور می کنند (نسبت به دید مشاهده‌گر).
معایب
تصویربرداری مستقیم در مقایسه با دیگر روش‌های موجود، به دلیل تشعشع نور مبهم از سوی ستاره‌ها، چندان آسان نیست. به بیانی دیگر، وقتی ستارۀ مرکزی نور بسیار بیشتری نسبت به جو سیاره دارد، شناسایی نور بازتاب شده از جو آن سیاره مشکل است. در نتیجه با توجه به تکنولوژی امروزی، موقعیت‌های مناسب برای تصویربرداری مستقیم بسیار کمیاب هستند.
بیشتر اوقات، سیارات زمانی با این روش قابل شناسایی هستند که فاصله زیادی از ستارۀ خود داشته یا جرم بسیار زیادی دارند. این موضوع باعث اعمال محدودیت بیشتر در جستجو برای سیارات شبه زمینی شده است که فاصلۀ کمتری با ستاره خود دارند (مثلا در منطقۀ قابل سکونت منظومه قرار دارند). در نتیجه این روش در جستجو برای سیارات واقع در منطقه قابل سکونت منظومه چندان کاربرد ندارد.
مواردی از تصویربرداری‌های مستقیم
نخستین‌بار در ماه ژوئیه سال ۲۰۰۴ میلادی سیاره‌ای با استفاده از این روش کشف شد. اخترشناسان از آرایۀ تلسکوپی بسیار بزرگ واقع در رصدخانه جنوب اروپا برای این اکتشاف استفاده کردند و تصویر سیاره‌ای در نزدیکی ستاره 2M1207 را به ثبت رساندند که چند برابر مشتری جرم داشت. این ستاره یک کوتولۀ قهوه‌ای در فاصله ۲۰۰ سال نوری از زمین است.
مشاهدات بعدی در سال ۲۰۰۵ چرخش این سیاره به دور کوتوله قهوه‌ای را تایید کرد. اگرچه برخی هنوز شک داشتند این تصویر، اولین مورد تصویربرداری مستقیم باشد زیرا نور کم ستاره باعث شد تا این سیاره شناسایی شود. به علاوه، چرخش آن به دور یک کوتوله قهوه‌ای برخی را به این فکر انداخت که این غول گازی یک سیاره نیست. در ماه سپتامبر ۲۰۰۸ میلادی، تصویری از جسمی ۳۳۰ واحد نجومی دور از ستارۀ میزبان خود 1RXS J160929.1?210524 به ثبت رساندند. این ستاره در فاصله ۴۷۰ سال نوری از زمین و در صورت فلکی عقرب واقع شده است. اگرچه در سال ۲۰۱۰ میلادی وجود این سیاره به تایید رسید.
در تاریخ ۱۳ نوامبر ۲۰۰۸ میلادی، تیمی از دانشمندان اعلام کردند که به کمک تلسکوپ فضایی هابل، تصویری از یک سیاره به دور ستارۀ فم‌الحوت ثبت کرده‌اند. این اکتشاف به لطف صفحۀ غلیظ غبار و گاز اطراف ستاره و همچنین لبه نازک درونی آن ممکن شد که نشان میداد یک سیاره، خرده سیارک‌های موجود در مسیر خود را پاکسازی کرده است.
مشاهدات بعدی انجام شده به وسیلۀ تلسکوپ هابل، تصاویری از صفحه مورد نظر را به ثبت رساند و امکان موقعیت‌یابی سیاره را فراهم کرد. عامل مهم دیگر، این موضوع است که این سیاره که دو برابر مشتری جرم دارد، توسط سامانه حلقه‌ای احاطه شده است که چندین برابر حلقه‌های زحل قطر داشته و باعث درخشش سیاره شده است.
همان روز اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ‌های رصدخانه کک(Keck) و جمینی اعلام کردند که از ۳ سیاره به دور ستارۀ HR 8799 تصویربرداری کرده‌اند. این سیاره‌ها که به ترتیب ۱۰، ۱۰ و ۷ برابر مشتری جرم دارند، همگی در طیف فروسرخ شناسایی شده‌اند. به عقیدۀ محققان، این موضوع اشاره به آن داشت که ستاره HR 8799 جوان بوده و سیاره‌های اطراف آن هنوز گرمای حاصل از فرایند تشکیل خود را حفظ کرده‌اند.
در سال ۲۰۰۹، بررسی تصویری مربوط به سال ۲۰۰۳ نشان از وجود یک سیاره به دور ستارۀ بتا سه پایه داشت. در سال ۲۰۱۲، اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ سوبارو در رصدخانه مائونا کیا اعلام کردند که تصویری از یک ابرمشتری (سیاره‌ای با جرمی معادل ۱۲.۸ برابر مشتری) به دور ستارۀ کاپا آندرومدا در فاصله ۵۵ واحد اخترشناسی (تقریبا دو برابر فاصله نپتون از خورشید) به ثبت رسانده‌اند.
در طول این سالها موارد احتمالی زیادی شناسایی شده‌اند اما تا کنون هیچکدام از آنها به تایید نرسیده‌اند و ممکن است کوتولۀ قهوه‌ای باشند. در کل، با استفاده از تصویربرداری مستقیم ۱۰۰ سیاره به تایید رسیده‌اند (کمتر از ۰.۳ درصد سیارات تاییدشده) و بیشتر آنها غول‌های گازی بودند که در فاصلۀ دوری از ستاره خود قرار داشتند.
اگرچه انتظار می رود تغییراتی در نسل بعدی تلسکوپ‌ها شاهد باشیم و تکنولوژی‌های بیشتری در اختیار ما قرار گیرد. این تکنولوژی‌ها شامل تلسکوپ‌های مجهز به لنزهای تطبیقی مثل تلسکوپ ۳۰ متری(TMT) و تلسکوپ ماژلان است. همچنین تکنولوژی هاله نگار خورشیدی (در تلکوپ جیمز وب) میتواند نور دریافتی از ستاره را حذف کند. روش دیگری به نام “سایۀ خورشید” در حال ابداع است. در این روش، وسیله‌ای به تلسکوپ متصل می شود که نور خورشید را پیش از ورود به تلسکوپ حذف می کند. به منظور استفاده از این تکنولوژی بر روی یک تلسکوپ فضایی، باید فضاپیمای جداگانه‌ای را به فضا پرتاب کنیم تا در فاصله و زاویه‌ای مناسب نسبت به تلسکوپ قرار گرفته و نور دریافتی از ستاره‌های مورد بررسی را حذف کند.
ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ
منبع: universetoday.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=80331
(۱۲ نفر , میانگین : ۵,۰۰ از ۵)
