کشف نخستین سیاره بی ستاره در فاصله حدود ۱۰هزار سال نوری
این کشف نتیجه یک مطالعه تازه در حوزه ریزهمگرایی گرانشی است و نشان میدهد سیارههای بیستاره تنها پیشبینیهای نظری نبودهاند. یافتههای جدید، دیدگاه دانشمندان را درباره فراوانی این اجرام در کهکشان راه شیری وارد مرحله جدیدی کرده است.
سیارهها معمولا بر اساس گردش به دور یک ستاره تعریف میشوند و اغلب روشهای رایج کشف سیارههای فراخورشیدی نیز به همین وابستگی متکی هستند. در روش گذر، سیاره بخشی از نور ستاره را مسدود میکند و در روش سرعت شعاعی، کشش گرانشی سیاره موجب نوسان قابل اندازهگیری ستاره میشود. در نبود ستاره میزبان، این نشانهها از بین میروند و سیاره به جرمی تاریک و کمنور تبدیل میشود که شناسایی مستقیم آن بسیار دشوار است.
به همین دلیل، اگرچه اخترشناسان مدتها پیشبینی میکردند که کهکشان راه شیری مملو از سیارهها است که در اثر برهمکنشهای گرانشی شدید از سامانههای سیارهای خود خارج شدهاند یا حتی بدون ستاره شکل گرفتهاند، اما نبود روش قطعی برای اندازهگیری همزمان جرم و فاصله این اجرام، مانع تایید نهایی آنها میشد. این مشکل که به «ابهام جرم–فاصله» شناخته میشود، باعث میشد هر جرم شناساییشده بتواند بهعنوان جرمی سنگینتر، مانند یک کوتوله قهوهای، نیز تفسیر شود.
مطالعه جدید این مانع را برطرف کرده است. پژوهشگران در جریان یک رویداد ریزهمگرایی گرانشی، جرمی آزاد را شناسایی کردند که بدون داشتن ستاره میزبان، از مقابل خط دید یک ستاره دوردست عبور کرده بود. در چنین رویدادهایی، میدان گرانشی جرم عبوری نور ستاره پسزمینه را خم میکند و موجب افزایش موقتی روشنایی آن میشود. این تغییر گذرا تنها نشانه حضور جرم همگرا است.
عامل تعیینکننده در این کشف، مشاهده همزمان این رویداد از زمین و فضا بود. این پدیده بهطور مستقل توسط رصدخانههای زمینی و همچنین تلسکوپ فضایی اروپایی گایا (Gaia) متعلق به سازمان فضایی اروپا (ESA) ثبت شد. گایا در زمان رصد، در فاصلهای متفاوت از زمین قرار داشت و همین اختلاف موقعیت باعث ثبت زمانبندی اندکی متفاوت از رویداد شد.
این اختلاف زمانی به پژوهشگران امکان داد اختلاف منظر ریزهمگرایی را محاسبه کنند؛ پارامتری کلیدی که بهطور مستقیم فاصله جرم همگرا را مشخص میکند. با تعیین فاصله، محاسبه جرم جرم آزاد نیز امکانپذیر شد.
بر اساس نتایج این پژوهش، این سیاره بیستاره در فاصله حدود ۳هزار پارسک، معادل تقریبا ۹۷۸۵سال نوری، از زمین و در جهت مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد. جرم آن حدود ۲۲درصد جرم سیاره مشتری برآورد شده است که تقریبا معادل ۷۰برابر جرم زمین است. این مقدار، جرم سیاره را در رده سیارههای غولپیکر قرار میدهد و بهطور قطعی آن را از کوتولههای قهوهای متمایز میکند.
اهمیت این کشف تنها به تایید وجود یک سیاره سرگردان محدود نمیشود. این جرم در بازهای قرار دارد که اخترشناسان آن را «بیابان اینشتین» مینامند؛ محدودهای میان سیارههای سبکتر و اجرام زیرستارهای سنگینتر که تاکنون نمونههای اندکی از اجرام آزاد در آن شناسایی شده بود. شناسایی یک سیاره بیستاره در این بازه نشان میدهد این محدوده برخلاف برآوردهای پیشین، خالی نیست.
سوبو دونگ (Subo Dong)، اخترشناس دانشگاه دولتی پکن (Peking University)، در توضیح اهمیت این یافته اعلام میکند: «این کشف شواهد تازهای ارائه میکند که نشان میدهد کهکشان میتواند سرشار از سیارههای سرگردان باشد و اندازهگیری همزمان جرم و فاصله نشان میدهد این اجرام بخشی واقعی از جمعیت سیارهای کهکشان هستند.»
با وجود این پیشرفت، روش ریزهمگرایی همچنان به همترازیهای نادر و تصادفی وابسته است و امکان جستوجوی هدفمند این سیارهها را فراهم نمیکند. هر کشف نیازمند عبور دقیق یک جرم آزاد از خط دید یک ستاره پسزمینه است؛ رویدادی که معمولا تنها یکبار رخ میدهد. از این رو، تعداد واقعی سیارههای بیستاره همچنان نامشخص باقی مانده است.
با این حال، ماموریتهای فضایی آینده میتوانند این وضعیت را تغییر دهند. از جمله این ماموریتها میتوان به تلسکوپ فضایی آمریکایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) متعلق به ناسا و همچنین ماموریت چینی «زمین ۲.۰» (Earth 2.0) اشاره کرد. این پروژهها با پایش پیوسته بخشهای وسیعی از آسمان، میتوانند نرخ شناسایی رویدادهای ریزهمگرایی را افزایش داده و تصویر دقیقتری از جمعیت سیارههای سرگردان در کهکشان راه شیری ارائه دهند.
در مجموع، تایید مستقیم یک سیاره بیستاره با جرم و فاصله مشخص، گامی مهم در اخترشناسی سیارهها به شمار میرود و امکان بازنگری در برآوردهای مربوط به تعداد و تنوع اجرام سیارهای در کهکشان را فراهم میکند.