ماهواره بررسی سیاره فراخورشیدی گذر ناسا (TESS) ممکن است اولین سیاره شناور آزاد یا “یتیم” خود را کشف کرده باشد. این سیاره ای است که در فضا بدون ستاره، به تنهایی سرگردان است.
کشف احتمالی این را نشان می دهد TPP می تواند از پدیده ای که برای اولین بار توسط آلبرت انیشتین بیش از 100 سال پیش پیشنهاد شد برای شناسایی این سیارات به اصطلاح سرکش استفاده کند.
با وجود این واقعیت که ما با سیاراتی که به دور یک ستاره مادر (یا ستارگان) می چرخند بیشتر آشنا هستیم، با کشف بیش از 5000 سیارات فراخورشیدی اعتقاد بر این است که کهکشان راه شیری در چنین ترتیبی وجود دارد سیارات سرکش شناور رایگانهم.
در واقع، کهکشان ما ممکن است حاوی یک کوادریلیون (10 و به دنبال آن 14 صفر) سیاره سرکش باشد که توسط منظومه اصلی خود به بیرون پرتاب شده اند. فعل و انفعالات گرانشی با سیارات دیگر یا ستارگان در حال عبور. این بدان معناست که این جهان های آزاد شناور می توانند تا حد زیادی از ستاره های کهکشان راه شیری بیشتر باشند. بنابراین، کشف بالقوه چنین یتیم کیهانی توسط TESS، که در سال 2018 راه اندازی شد، یک معامله بزرگ است.
متصل: معمای چگونگی دور شدن اجسام فضایی عجیب به نام ‘JuMBO’
میشل کونیموتو، یکی از رهبران تیم، “ما اولین سیگنال را در داده‌های TESS یافتیم که با آنچه از میکرولنزینگ از یک سیاره شناور آزاد انتظار می‌رود، مطابقت دارد.” یک دانشجوی فوق دکترا متخصص در تشخیص سیارات فراخورشیدی در موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، به Space.com گفت.
کونیموتو ادامه داد: “این اولین بخش بود که ما از 75 موردی که TESS مشاهده کرده بود، با هر بخش مربوط به حدود 27 روز مشاهدات TESS بود.” “پیدا کردن چیزی خیلی زود غافلگیر کننده بود، اما واقعاً هیجان انگیز.”
تیم به Space.com گفت اگر این سیگنال واقعاً نشان دهنده یک سیاره فراخورشیدی سرکش باشد، احتمالاً سیاره ای با جرمی چندین برابر زمین است که کمتر از 6500 سال نوری از ما فاصله دارد.
کمک کوچک “شکار کلاهبردار” از انیشتین
بیشتر سیارات فراخورشیدی که تاکنون کشف شده‌اند، با تأثیری که بر ستاره مادرشان می‌گذارند، نشان داده شده‌اند. این می تواند یک “تلو تلو خوردن” در حرکت ستاره ناشی از کشش گرانشی خفیف یک سیاره در حال گردش باشد، یا افت نور که هنگام عبور یک سیاره در حال چرخش رخ می دهد، یا «ترانزیت»، صورت ستاره اش.
با این حال، بدون ستاره والد، هیچ یک از این روش ها قابل اجرا نیستند. این همان چیزی است که تشخیص سیارات سرکش را بسیار دشوار می کند.
کونیموتو می‌گوید: «سیاره‌های سرکش تاریک هستند، همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، و به دور ستاره‌ها نمی‌چرخند، به این معنی که تکنیک‌های معمول تشخیص سیارات فراخورشیدی واقعاً کار نمی‌کنند».
خوشبختانه از انیشتین نظریه گرانش 1915، که بیشتر به عنوان نسبیت عامپدیده ای را پیش بینی می کند که می تواند برای شناسایی این سیارات فراخورشیدی شناور آزاد استفاده شود.
انیشتین این فرضیه را مطرح کرد که اجسام دارای جرم، بافت فضا و زمان یا فضازمان را با گرانش ناشی از آن انحنا منحنی می کنند. وقتی نور از یکی از این نقاط منحنی در فضازمان عبور می کند، مسیر آن خم می شود. این بدان معنی است که نور از یک منبع پس زمینه، مثلاً یک ستاره یا کهکشان، می تواند مسیرهای مختلفی را در اطراف جسم “عدسی” میانجی طی کند، بنابراین در زمان های مختلف به دید ناظر می رسد.
این پدیده به نام “لنزهای گرانشیو باعث می شود که موقعیت منبع پس زمینه از دید ناظر تغییر کند یا در چندین مکان در یک تصویر ظاهر شود.
سیارات سرکش جرم بسیار کمی دارند، بنابراین اثر عدسی ضعیف است و به همین دلیل “میکرولنزهابا این حال، می تواند باعث روشن شدن یک منبع پس زمینه قابل مشاهده برای ستاره شناسان شود که نشان دهنده حضور یک سیاره سرکش است.
کونیموتو گفت: «ریزلنز بهترین و معمولاً تنها گزینه برای یافتن این اجرام تاریک و جدا شده است، زیرا تنها به جرم سیاره از طریق میدان گرانشی آن متکی است».
“T” را در TESS فراموش کنید
همانطور که “T” برای گذر در TESS نشان می دهد، این تلسکوپ فضایی ممکن است بلافاصله ابزار مناسبی برای شکار سیارات سرکش به نظر نرسد.
TESS برای جستجو طراحی شده است سیارات نزدیک به ستاره های میزبان خود هستند کونیموتو توضیح داد که با جستجوی ترانزیت.ترانزیت ها “کسوف” ستاره ناشی از عبور سیاره ای از مقابل آن است، مانند آنچه ممکن است در کسوف اخیر دیده باشید.”
با این حال، همانطور که در بالا ذکر شد، عدسی گرانشی همچنین می تواند باعث درخشش یک ستاره پس زمینه در هنگام عبور یک جسم عدسی بین آن ستاره و زمین شود. کونیموتو توضیح داد که از آنجایی که TESS به تغییرات کوچک در نور ستاره حساس است، می‌تواند این اپیزودهای درخشان را نیز تشخیص دهد، که مشخصه میکرولنزینگ ناشی از سرکش‌های سیاره‌ای شناور آزاد است.
اما با گفتن این، ممکن است تعجب کنید: چرا این اولین سیاره فراخورشیدی بالقوه سرکش در میان 6000 یا بیشتر نامزد سیاره فراخورشیدی دیگر است (که حدود 400 مورد تایید شده است) که TESS از سال 2018 مشاهده کرده است؟
خوب، معلوم است که تا به حال هیچ کس واقعاً دنبالش نبوده است.
کونیموتو خاطرنشان کرد: «TESS به طرز شگفت‌آوری برای شناسایی سیارات سرکش از طریق میکرولنزینگ مناسب است، اما معلوم شد که این نوع سیگنال واقعاً قبلاً در داده‌های TESS کاوش نشده است». «رویکرد ما برای جستجوی سیارات ریز لنز غیرمرتبط و نامزد میکرولنز سیاره‌ای TESS اولین‌ها برای TESS بودند.
از آنجایی که قبلاً از داده‌های TESS برای جستجوی رویدادهای میکرولنزینگ کوتاه مدت استفاده نشده بود، جستجوهای گذشته برای سیارات فراخورشیدی نسبت به دیدن این سیگنال‌ها حساس نبودند.»
متاسفانه، با این حال، مانند با بسیاری دیگر از نامزدهای سیاره فراخورشیدی کشف شدهاین یافته هنوز نیاز به تایید دارد.
کونیموتو گفت: «این مهم است که بگوییم در حال حاضر نمی‌توانیم تأیید کنیم که این یک سیاره است. “این واقعیت که رویدادهای میکرولنز تکراری نیستند به این معنی است که تشخیص ماهیت هر سیگنال خاصی دشوار است. بنابراین ما در مورد منشأ این رویداد محتاط هستیم و آن را یک “نامزد سیاره سرکش” می نامیم زیرا با سیگنالی که از چنین جهانی انتظار دارید مطابقت دارد.”
او افزود که با بررسی بیشتر داده های TESS و مشاهدات بعدی، حقیقت در مورد سیگنال به آرامی واضح تر می شود.
با این حال، ماهیت آزمایشی این یافته‌ها قطعاً شور و هیجان تیم را کاهش نداده است.
ویلیام دِروکو، یکی از رهبران تیم و محقق در UC سانتا کروز، به Space.com گفت: «قطعاً از هر ده هیجان ده نفر از من می‌شود. من عادت کرده‌ام به دنبال ماده تاریک بگردم، جایی که شانس دیدن واقعی چیزی بسیار کم است، بنابراین پتانسیل یافتن چیزی شبیه دنیای سرکش که در تاریکی فضای بین ستاره‌ای شناور است، باورنکردنی است.
نویسندگان این مطالعه معتقدند که آینده روشنی برای چشم انداز TESS برای یافتن سیارات سرکش بیشتر است.
کونیموتو در پایان می‌گوید: «این دلیلی بر این است که TESS می‌تواند این نوع سیگنال‌ها را بیابد، و اکنون به ما بستگی دارد که شروع به غواصی عمیق برای یافتن بیشتر و درک معنای آنها کنیم.» ما کمتر از 1 درصد از داده های TESS را جستجو کردیم. با 99٪ در پیش رو، ما فرصت های جدید زیادی برای اکتشافات هیجان انگیز در طول راه داریم!
تحقیقات این تیم برای انتشار در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ارائه شده است. در حال حاضر به عنوان یک سند پیش از بررسی همتا در سایت مخزن ارائه شده است arXiv.