ستاره شناسان اسرار شکل گیری و تکامل سیاره در یک منظومه سیاره ای دور را کشف می کنند

در مقاله ای که امروز در مجله نجومیمحققان نتایج بررسی TESS-Keck را به اشتراک می گذارند و شرح مفصلی از سیارات فراخورشیدی در حال گردش به دور TOI-1136، یک ستاره کوتوله در کهکشان راه شیری در فاصله بیش از 270 سال نوری از زمین ارائه می دهند. این مطالعه به دنبال رصد اولیه این تیم از ستاره و سیارات فراخورشیدی در سال 2019، با استفاده از داده‌های ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذر است. این پروژه اولین تخمین جرم سیارات فراخورشیدی را با اندازه‌گیری تغییرات زمان گذر، معیاری از کشش گرانشی که سیارات در حال گردش روی یکدیگر اعمال می‌کنند، ارائه کرد.

برای جدیدترین مطالعه، محققان داده های TTV را با تجزیه و تحلیل سرعت شعاعی ستاره ترکیب کردند. با استفاده از تلسکوپ خودکار سیاره یاب در رصدخانه لیک در کوه همیلتون در کالیفرنیا و طیف‌سنج با وضوح بالا Echelle در رصدخانه WM Keck در Mauna Kea در هاوایی، آنها می‌توانند تغییرات جزئی در حرکت ستارگان را از طریق جابجایی‌های قرمز و آبی تشخیص دهند. اثر داپلر – که به آنها کمک کرد خوانش جرم سیاره را با دقت بی سابقه ای تعیین کنند.

برای به دست آوردن چنین اطلاعات دقیقی در مورد سیارات این منظومه شمسی، این تیم با استفاده از صدها اندازه گیری سرعت شعاعی که بر روی داده های TTV لایه بندی شده اند، مدل های کامپیوتری ساختند. نویسنده اصلی Corey Beard، دکترای UCI. کاندیدای فیزیک، گفت که ترکیب این دو نوع قرائت، دانش بیشتری را در مورد سیستم نسبت به قبل به دست می‌دهد.

بیرد می‌گوید: «آزمایش و خطای زیادی طول کشید، اما ما واقعاً از نتایج خود راضی بودیم، زیرا یکی از پیچیده‌ترین مدل‌های منظومه سیاره‌ای را در ادبیات سیارات فراخورشیدی تا به امروز ایجاد کردیم.»

به گفته پل رابرتسون، یکی از نویسندگان، استادیار فیزیک و نجوم UCI، تعداد زیاد سیارات یکی از عواملی است که الهام بخش تیم نجوم برای انجام تحقیقات بیشتر است.

ما TOI-1136 را از نقطه نظر تحقیقاتی بسیار سودمند می‌دانستیم، زیرا وقتی یک منظومه چندین سیاره فراخورشیدی دارد، می‌توانیم اثرات تکامل سیاره را که به ستاره میزبان بستگی دارد، کنترل کنیم و این به ما کمک می‌کند روی مکانیسم‌های فیزیکی فردی تمرکز کنیم. که منجر به این شده است که این سیارات دارای خواصی باشند که دارند.”

رابرتسون اضافه کرد که وقتی ستاره شناسان سعی می کنند سیارات را در منظومه های خورشیدی جداگانه مقایسه کنند، متغیرهای زیادی وجود دارد که می توانند بر اساس ویژگی های فردی ستارگان و مکان آنها در قسمت های مختلف کهکشان متفاوت باشند. او گفت که نگاه کردن به سیارات فراخورشیدی در یک منظومه، مطالعه سیاراتی را که سابقه مشابهی را تجربه کرده‌اند، ممکن می‌سازد.

طبق استانداردهای ستاره ای، TOI-1136 جوان است، تنها 700 میلیون سال سن دارد، ویژگی دیگری که شکارچیان سیارات فراخورشیدی را به خود جلب کرده است. رابرتسون گفت که کار با ستارگان جوان هم سخت و هم خاص است زیرا آنها بسیار فعال هستند. مغناطیس، لکه‌های خورشیدی و شعله‌های خورشیدی در این مرحله از رشد ستاره گسترده‌تر و شدیدتر هستند و تشعشعات ناشی از انفجار سیارات و مجسمه‌سازی سیارات، جو آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

سیارات فراخورشیدی تایید شده TOI-1136، TOI-1136 b تا TOI-1136 g، توسط کارشناسان به عنوان “زیر نپتون” طبقه بندی می شوند. رابرتسون گفت که کوچکترین آنها بیش از دو برابر شعاع زمین است و بقیه تا چهار برابر شعاع زمین هستند که از نظر اندازه با اورانوس و نپتون قابل مقایسه است.

بر اساس این مطالعه، همه این سیارات در کمتر از ۸۸ روزی که عطارد برای گردش به دور خورشید زمین طول می کشد، به دور TOI-1136 می چرخند. رابرتسون گفت: “ما کل منظومه شمسی را در منطقه ای در اطراف ستاره قرار می دهیم که آنقدر کوچک است که کل منظومه سیاره ای ما در اینجا خارج از آن باشد.”

Rae Holcomb، یکی از نویسندگان، دکترای UCI، گفت: “آنها برای ما سیارات عجیبی هستند، زیرا ما دقیقاً چیزی شبیه آنها در منظومه شمسی نداریم.” کاندیدای فیزیک اما هر چه بیشتر منظومه‌های سیاره‌ای دیگر را مطالعه می‌کنیم، به نظر می‌رسد که آنها ممکن است رایج‌ترین نوع سیاره در کهکشان باشند.

یکی دیگر از اجزای عجیب این منظومه شمسی، حضور احتمالی سیاره هفتم است که هنوز تایید نشده است. محققان شواهدی برای نیروی تشدید کننده دیگری در این سیستم پیدا کردند. رابرتسون توضیح داد که وقتی سیارات به دور هم نزدیک می شوند، می توانند به صورت گرانشی به یکدیگر بکشند.

او گفت: «وقتی آکوردی را می‌شنوید که روی پیانو نواخته می‌شود و برایتان خوب می‌آید، به این دلیل است که بین نت‌هایی که می‌شنوید طنین یا حتی فاصله‌ای وجود دارد». دوره های مداری این سیارات به طور مشابه فاصله دارند. زمانی که سیارات فراخورشیدی در رزونانس هستند، یدک کش ها هر بار در یک جهت قرار می گیرند. این می تواند یک اثر بی ثبات کننده داشته باشد یا در موارد خاص می تواند برای ایجاد مدارها مفید باشد. بیشتر ▼ پایدار.”

رابرتسون خاطرنشان کرد که این مطالعه به دور از پاسخ به تمام سؤالات تیمش در مورد سیارات فراخورشیدی در این منظومه، محققان را به جستجوی دانش اضافی، به ویژه در مورد ترکیب جو سیارات، واداشته است. او گفت که این خط تحقیق به بهترین وجه از طریق قابلیت های طیف سنجی پیشرفته تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا انجام می شود.

متیو شترون، معاون رصدخانه‌های UC، گفت: «مفتخرم که رصدخانه لیک و رصدخانه کک در توصیف یک سیستم واقعاً مهم شرکت کردند. “داشتن تعداد زیادی سیاره با اندازه متوسط ​​در یک منظومه واقعاً به ما امکان می دهد سناریوهای شکل گیری را آزمایش کنیم. من واقعاً می خواهم در مورد این سیارات بیشتر بدانم! آیا می توانیم در همین منظومه شمسی یک دنیا سنگ مذاب، یک دنیا آب و یک دنیا یخ پیدا کنیم؟ تقریباً شبیه داستان های علمی تخیلی.»

رابرتسون و بیرد در این مطالعه توسط محققان موسسه اخترفیزیک جزایر قناری اسپانیا همراه شدند. موسسه فناوری کالیفرنیا؛ دانشگاه صنعتی چالمرز سوئد؛ دانشگاه جانز هاپکینز مریلند؛ دانشگاه اسپانیایی لا لاگونا؛ دانشگاه سوئد لوند؛ دانشگاه نیکلاس کوپرنیک لهستانی؛ دانشگاه پرینستون نیوجرسی؛ دانشگاه Ritsumeikan ژاپن؛ موسسه SETI کالیفرنیا؛ موسسه علمی تلسکوپ فضایی مریلند؛ دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز؛ دانشگاه کالیفرنیا، برکلی؛ دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس؛ دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید؛ دانشگاه هاوایی؛ دانشگاه شیکاگو؛ دانشگاه کانزاس؛ دانشگاه نوتردام در ایندیانا؛ دانشگاه کوئینزلند جنوبی، استرالیا؛ و دانشگاه ییل در کانکتیکات. بودجه توسط بنیاد WM Keck، ناسا و بنیاد ملی علوم تامین شد.