بیگ بنگ: در چند دهه­ اخیر، تعداد سیارات کشف­ شده در خارج از منظومه­ شمسی رو به افزایش بوده است. تا تاریخ 4 اکتبر 2018، تعداد 3869 سیاره، 2887 منظومه­ سیاره‌­ای و 638 منظومه دارای چندین سیاره به ثبت رسیده­‌اند. متاسفانه به دلیل محدودیت­‌های موجود در کار اخترشناسان، قسمت اعظم این اکتشافات به صورت غیرمستقیم بوده است.

main exoplanet a fullبه 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 100 سیاره در 82 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، 1 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 40 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.

slideاین 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.

Mمواردی از تصویربرداری­‌های مستقیم

نخستین‌بار در ماه ژوئیه سال 2004 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 200 سال نوری از زمین است.

مشاهدات بعدی در سال 2005 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 2008 میلادی، تصویری از جسمی 330 واحد نجومی دور از ستارۀ میزبان خود 1RXS J160929.1?210524 به ثبت رساندند. این ستاره در فاصله­ 470 سال نوری از زمین و در صورت فلکی عقرب واقع شده است. اگرچه در سال 2010 میلادی وجود این سیاره به تایید رسید.

در تاریخ 13 نوامبر 2008 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 3 سیاره به دور ستارۀ HR 8799 تصویربرداری کرده‌­اند. این سیاره­‌ها که به ترتیب 10، 10 و 7 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.

fomalhaut bدر سال 2009، بررسی تصویری مربوط به سال 2003 نشان از وجود یک سیاره به دور ستارۀ بتا سه­ پایه داشت. در سال 2012، اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ سوبارو در رصدخانه­ مائونا کیا اعلام کردند که تصویری از یک ابرمشتری (سیاره‌­ای با جرمی معادل 12.8 برابر مشتری) به دور ستارۀ کاپا آندرومدا در فاصله­ 55 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 100 سیاره به تایید رسیده‌­اند (کمتر از 0.3 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 30 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

دیدگاهتان را بنویسید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.