کشف 4 سیاره در اطراف ستاره بارنارد
نهنگ بزرگ سفید به دام تلسکوپ جمنای شمال افتاد.
دهه‌هاست اخترشناسان در تلاش‌اند تا سیاره‌هایی پیرامون ستاره بارنارد کشف کنند اما موفق نمی‌شدند. بارنارد نزدیکترین تک‌ستاره به خورشید است و از نظر فاصله بعد از سامانه‌ی آلفا قنطورس قرار دارد. به دلیل همین نزدیکی‌اش به خورشید است که شکارچیان سیاره‌های فراخورشیدی نظر خاصی بر آن داشته و دارند. از همین رو دهه‌ها است که شکارچیان سیاره‌های فراخورشیدی این ستاره‌ی همسایه را به دقت زیر نظر دارند. بارها و بارها اعلام شده که سیاره‌هایی پیرامون بارنارد یافته‌اند، از سیاره‌های دور مشتری‌گون تا سیاره‌های نزدیک زمین‌گون؛ اما این ادعاها اندک زمانی بعد رد می‌شدند. به همین دلیل در بین اخترشناسان شکارچی فراخورشیدی سیاره‌های احتمالی بارنارد به نهنگ سفید معروف شده است. ظاهرا برگرفته از رمان موبی دیک اثر هرمان ملویل بوده که به راحتی به دام صیاد معروف ناخدا اهاب نمی‌افتد.
مقاله مرتبط: بارنارد ستاره‌شناس نام‌آور.
ولی این‌بار گروهی از اخترشناسان دانشگاه شیکاگو با ابزار دقیقی که ویژه کشف فراخورشیدی‌ها در اطراف کوتوله‌های قرمز ساخته‌اند، توانستند طی یک کاوش سه ساله این سیاره‌های گریزپا را به دام اندازند.
ستاره بارنارد در 1916 توسط ادوارد امرسون بارنارد برای نخستین بار در فاصله 6 سال نوری کشف و بررسی شد. بعدا مشخص شد بارنارد کوتوله‌ای قرمز است. کوتوله‌های سرخ ستارگان بالغی هستند که جرمی کمتر از خورشید دارند و مراحل تحول خود را بسیار کندتر از خورشید طی می‌کنند. دمای سطحی پایین‌تری نسبت به خورشید دارند و از این‌رو به رنگ سرخ دیده می‌شوند.
در کیهان تعداد کوتوله‌های سرخ بسیار بیشتر از ستارگان بزرگتر همچون خورشید است. از طرفی بیشتر کوتوله‌های قرمزی که کشف شده‌اند میزبان سیاره‌هایی نزدیک به خود هستند. جالب این‌که بیشتر این سیاره‌ها سنگی خاکی هستند. به همین دلیل همواره برای اخترشناسان مهم بوده است که وضعیت این ستاره‌های سرخ از نظر میزبانی سیاره‌ها مورد بررسی قرار گیرند.
این گروه اخترشناس توانستند پس از رصدهای سه ساله (از 2021 تا 2023) در میانه‌ی اسفند 1403 (اوایل مارس 2025) اعلام کنند که وجود چهار سیاره‌ی مینی زمینی در اطراف بارنارد قطعی است. مهم این‌که یکی از این سیاره‌ها کوچکترین سیارهای است که تاکنون با استفاده از روش سرعت شعاعی ستاره کشف شده است. مهم از این جهت که چنین کشفی می‌تواند افق جدیدی را برای کشف سیاره‌های کوچکتر به گِرد کوتوله‌های قرمز دیگر باز کند.
انیمیشن شبیه‌سازی از گردش 4 سیاره به دور ستاره بارنارد ـ Credit: Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor/J. Pollard
این گروه پژوهشی برای این‌که بتوانند دقیق‌تر ستاره بارنارد را زیر نظر بگیرند تا اشتباهات گذشته تکرار نشود، دستگاهی به نام MAROON-X ساخته و بر تلسکوپ بسیار بزرگ جمنای شمال نصب کرده‌اند. این ابزار دقت بالایی در زیر نظر گرفتن سرعت شعاعی کوتوله‌های سرخ نزدیک دارد. منظور از نزدیک، کوتوله‌های سرخی است که همسایه‌های خورشید محسوب می‌شوند. دقت و موفقیت این ابزار موقتی که مهمان تلسکوپ جمنای شمال است به قدری بالا بوده که مدیران این تلسکوپ قصد دارند آن‌را به عنوان یکی از ابزارگان دائمی تلسکوپ حفظ کنند.
کشف فراخورشیدی‌ها به روش سرعت شعاعی این‌طور است که ستاره را در زمان‌های مشخصی رصد می‌کنند و حرکت‌های شعاعی آن‌را با دقت بسیار بالا زیر نظر می‌گیرند. این نوع حرکت یعنی جلو عقب شدن ستاره در امتداد خط دید ما که به آن نگاه می‌کنیم. اگر سیاره یا سیاره‌هایی به گرد آن گردش کنند، اثر گرانشی‌ای که این سیاره‌ها بر ستاره مادرشان می‌گذارد باعث می‌شود که ستاره در جای خود، تکان‌های ظریفی در راستای جلو عقب از خود نشان دهد. اگر ستاره‌شناسان بتوانند این جابه‌جایی‌های ظریف را با استفاده از طیف‌نگارهای بسیار حساس آشکار کنند، سیاره کشف می‌شود.
ابزار MAROON-X بر همین مبنا می‌تواند برای کوتوله‌های سرخ نزدیک، وجود سیاره‌های فراخورشیدی در اطراف آن، تعداد آن‌ها و جرم هر یک را آشکار کند. البته چنین کاری به سادگی امکان‌پذیر نیست و نیاز به رصدهای زیاد و دقیق و مدل‌سازی‌های رایانه‌ای قدرتمند دارد.
دو تای این چهار سیاره قبلا به عنوان نامزد احتمالی معرفی شده بودند که توسط رصدهای این تیم، سیاره بودنشان به قطعیت رسید. یکی از سیاره‌ها هم چهار ماه پیش توسط گروهی دیگر و با استفاده از تلسکوپ VLT رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی با دوره گردش 3.154 روز، نامزد شده بود که توسط این رصد تأیید و به لیست سیاره‌های فراخورشیدی افزوده شد.
هر چهار سیاره حدود 20 تا 30 درصد زمین جرم دارند. فاصله‌شان تا ستاره بسیار کم است به نحوی که دوره گردش آن‌ها در حد چند روز است. احتمال زیاد می‌رود که همگی از دسته سیاره‌های سنگی باشند. از ترکیب احتمالی آن‌ها هنوز اطلاعاتی در دسترس نیست زیرا صفحه مداری آن‌ها در جهتی است که از دید ما هیچگاه از مقابل ستاره عبور نمی‌کنند، به همین دلیل بررسی و نتیجه‌گیری ترکیبات آن‌ها مشکل است. اما بررسی سیاره‌های مشابه پیرامون دیگر ستاره‌های نزدیک کمک می‌کند تا تخمین بهتری از ترکیبات آن‌ها پیدا کنند.
با وجود همه‌ی ناشناخته‌هایی که برای این سیاره‌های همسایه وجود دارد، قطعیت در وجود آن‌ها و شکستن رکورد کشف کوچکترین سیاره در روش سرعت شعاعی، دستاورد بسیار با ارزشی برای اخترشناسان است. از طرفی فرضیه‌ای که وجود احتمالی سیارهای در اندازه زمین در کمربند حیات بارنارد را مطرح می‌کرد، با قطعیت رد شد.
ستاره‌شناسان امید دارند که این اکتشاف کمک بسیار می‌کند تا از طرفی بتوانند سیاره‌های کوچکتر پیرامون دیگر کوتوله‌های قرمز را کشف کنند و از طرفی کمک بزرگی است تا دانش دقیق‌تری از وضعیت سیاره‌ها پیرامون این دسته از ستارگان به دست آورند.
مقاله‌ی منتشر شده توسط تیم پژوهشی.
نویسنده: محمد همایونی
23 اسفند 1403
