محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا آمریکا، سیاره‌ای با جرم غیرمعمول کشف کرده‌اند که به دور یک ستاره کوتوله فوق سرد می‌چرخد. این یافته، در تضاد با نظریه‌های تشکیل سیاره‌ها در اطراف ستارگان است.
به گفته محققان، کشف سیاره فراخورشیدی که در مقایسه با ستاره‌اش بسیار پرجرم است، نظریه‌های قبلی درباره شکل‌گیری سیاره‌ها و منظومه‌های خورشیدی را زیر سوال می‌برد.
در این پژوهش محققان کشف سیاره‌ای با جرم بیش از ۱۳ برابر زمین گزارش کردند که به دور ستاره فوق سرد LHS 3154 می‌چرخد. جرم این ستاره یک نهم جرم خورشید است. نسبت جرمی سیاره تازه کشف‌شده با ستاره میزبانش، ۱۰۰ برابر بیشتر از نسبت جرمی زمین و خورشید است.
این اولین بار است که سیاره‌ای با چنین جرم بالایی در حال چرخش به دور یک ستاره کم‌جرم دیده می‌شود. این کشف در تضاد با نظریه‌هایی است که چگونگی تشکیل سیاره‌ها در اطراف ستارگان کوچک را پیش‌بینی می‌کنند.
سورات ماهادوان (Suvrath Mahadevan)، استاد نجوم و اخترفیزیک دانشگاه پنسیلوانیا (Penn State University)، می‌گوید: «این کشف نشان می‌دهد که ما در مورد جهان اطلاعات کمی داریم. بر اساس دانسته‌های قبلی ما نمی‌توانستیم انتظار داشته باشیم که سیاره‌ای به این سنگینی در اطراف چنین ستاره‌ای کم جرم وجود داشته باشد.»
تشکیل ستارگان و سیاره‌ها
ستارگان از ابرهای بزرگ گاز و غبار تشکیل می‌شوند. پس از تشکیل ستاره، گاز و غبار به صورت دیسکی از مواد در حال چرخش به دور ستاره تازه متولدشده باقی می‌مانند و در نهایت می‌توانند به سیاره تبدیل شوند.
ماهادوان می‌گوید: «انتظار نمی‌رود که قرص سیاره‌ساز اطراف ستاره کم جرم LHS 3154 دارای جرم جامد کافی برای ساخت این سیاره باشد، اما اکنون می‌بینیم که این سیاره وجود دارد، بنابراین باید درک خود از چگونگی تشکیل سیاره‌ها و ستارگان مورد بازبینی قرار دهیم.»
کشف با ابزار HPF
محققان، این سیاره بزرگ را با استفاده از یک طیف‌نگار نجومی کشف کردند. این ابزار که ستاره‌یاب منطقه سکونت‌پذیر (اختصارا HPF) نامیده می‌شود، برای شناسایی سیاره‌ها در اطراف ستارگان نسبتا خنک با ظرفیت وجود آب مایع در سطح آن‌ها طراحی شده است.
تشخیص سیاره‌ها در اطراف ستارگان فوق خنک
تشخیص چنین سیاره‌هایی در اطراف ستارگان داغی مانند خورشید بسیار دشوار است. سیاره‌های اطراف ستارگان فوق سرد به علت دمای کم ستاره والد، قادر به داشتن آب مایع در سطح خود هستند و همچنین نسبت به زمین و خورشید بسیار به ستاره خود نزدیک‌ترند.
ماهادوان توضیح می‌دهد که فاصله کوتاه‌تر بین این سیاره‌ها و ستاره‌هایشان، همراه با جرم کم ستارگان فوق‌سرد، منجر به سیگنال قابل تشخیصی می‌شود که حضور این سیاره را اعلام می‌کند.
او می‌گوید: «فرض کنید ستاره منبعی از آتش است. هر چه آتش سردتر شود، باید به آن نزدیک‌تر شوید تا گرم بمانید. همین امر در مورد سیاره‌ها نیز صادق است. اگر ستاره سردتر باشد و اگر قرار است سیاره به اندازه کافی گرم شود که حاوی آب مایع باشد، باید به آن ستاره نزدیک‌تر شود. اگر مدار یک سیاره به اندازه کافی نزدیک به ستاره فوق سرد خود باشد، می‌توانیم با مشاهده یک تغییر بسیار ظریف در رنگ طیف یا نور ستاره که توسط سیاره در حال چرخش به دور آن ایجاد می شود، سیاره را تشخیص دهیم.»
تشخیص این سیاره با مشاهده یک لرزش ظریف در ستاره میزبان، ناشی از اثرات گرانشی مدار سیاره ممکن شد.
اهمیت ابزار HPF
این ابزار که در تلسکوپ هابی-ابرلی (Hobby-Eberly Telescope) رصدخانه مک‌دونالد (McDonald Observatory) تگزاس قرار دارد، توانسته است اندازه‌گیری‌های دقیقی از سیگنال‌های فروسرخ از ستاره‌های مجاور ارائه کند. این ابزار که با هدف جستجوی شمار سیاره‌های ناشناخته در اطراف ستارگان کم‌جرم ساخته شد قبلا اطلاعات مهمی در کشف و تایید سیاره‌های جدید به دست آورده است، اما کشف سیاره LHS 3154b فراتر از همه انتظارات بود.
بازاندیشی در نظریه‌های تشکیل سیاره‌ها
مگان دیلامر (Megan Delamer)، از دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «بر اساس بررسی‌ها با HPF و سایر ابزارها، وجود جرمی که ما کشف کردیم بسیار نادر است. بنابراین تشخیص آن واقعا هیجان‌انگیز بوده است. بر این اساس نظریه‌های کنونی درباره تشکیل سیاره‌ها ایراداتی دارد.»
او توضیح می‌دهد که در مورد سیاره عظیم کشف‌شده که به دور ستاره LHS 3154 می‌چرخد، وجود هسته سنگین در سیاره نیازمند مقدار بیشتری از مواد جامد در قرص تشکیل سیاره‌ای بوده و این بر خلاف مدل‌های پذیرفته فعلی است. این یافته همچنین سوال‌هایی را در مورد درک قبلی ما از شکل‌گیری ستارگان ایجاد می‌کند؛ زیرا نسبت گرد و غبار به گاز دیسک اطراف ستارگانی مانند LHS 3154 در ابتدای پیدایش ستاره، باید ۱۰ برابر بیشتر باشد.
ماهادوان می‌گوید: «طبق شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای که تیم ما انجام داد، به این نتیجه رسیدیم که چنین سیاره‌ای به دیسکی حداقل ۱۰ برابر بیشتر از آنچه معمولا از مشاهده‌های مستقیم دیسک‌های تشکیل‌دهنده سیاره فرض می‌شود، نیاز دارد.»
اکنون محققان در حال بررسی هستند که آیا ستارگانی مانند این می‌توانند میزبان سیاره‌هایی باشند که قادر به پشتیبانی از حیات باشند یا خیر.
3154LHS، ستاره میزبان این سیاره مرموز، تنها ۵۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. علی‌رغم اینکه بسیار نزدیک است، با جرمی درست بالاتر از آستانه لازم برای پشتیبانی از همجوشی هیدروژن، به سختی آنقدر درخشان بوده که بتوان آن را به عنوان یک ستاره طبقه‌بندی کرد.
سیاره LHS3154b در فاصله تنها ۲.۳ درصد از فاصله زمین از خورشید به دور ستاره خود می‌چرخد و هر ۳.۷ روز یک بار به دور ستاره خود گردش می‌کند. این فاصله حتی نزدیک‌تر از عطارد به خورشید ما در منظومه شمسی است.
ظاهرا ترکیب و اندازه این سیاره شبیه سیاره نپتون، کوچک‌ترین غول گازی منظومه شمسی است که قطری تقریبا چهار برابر زمین دارد. با این حال، به دلیل مدار نزدیک آن به ستاره میزبان و طبیعت احتمالی گازی آن، بعید به نظر می‌رسد که از حیات پشتیبانی کند.
Your efforts are really appreciated, and I am grateful for the high-quality content you provided.