سریع‌ترین سیاره فراخورشیدی توسط ستاره‌ای پرسرعت در فضا کشیده می‌شود

یک سیاره از نوع ابرنپتون را تصور کنید که مثل سوپرمن با سرعت خیره‌کننده در فضا جابه‌جا می‌شود؛ اما این سیاره با اتکا به خود حرکت نمی‌کند، بلکه ستاره‌ی والدش آن را می‌کشاند.

دانشمندان ناسا گمان می‌کنند ستاره‌ای پرسرعت را کشف کرده‌اند که همراه با سیاره‌ی نپتون‌مانندش در حال حرکت در فضا است. به نظر می‌رسد این منظومه با سرعت باورنکردنی ۱٫۹ میلیون کیلومتر در ساعت پرواز می‌کند. اگر این کشف تأیید شود، ابرنپتون سوپرمن سریع‌ترین سیاره فراخورشیدی دیده‌شده تاکنون خواهد بود. شان تری، پژوهشگر مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا می‌گوید:

فکر می‌کنیم این دنیا نوعی ابرنپتون است که با فاصله به دور ستاره‌ای کم‌جرم می‌چرخد و اگر در منظومه شمسی ما بود، بین مدارهای زهره و زمین قرار می‌گرفت. در این صورت این جرم اولین سیاره‌ای است که به دور ستاره‌ای پرسرعت می‌چرخد.

ستاره و سیاره‌ای که همراه با آن کشیده می‌شود، اولین بار در داده‌های جمع‌آوری‌شده از سال ۲۰۱۱ به لطف یک هم‌ترازی تصادفی و پدیده‌ی پیش‌بینی‌شده توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۵ در نظریه نسبیت عام، شناسایی شدند. همگرایی گرانشی زمانی برای جستجوگران سیاره‌ها کاربردی می‌شود که سیاره‌ها از مقابل ستاره‌های پس‌زمینه‌ی غیرمرتبط با خود گذر کنند. چگونگی خم‌شدن فضا توسط این سیارات باعث جابه‌جایی اندک موقعیت ستاره‌ها از زاویه دید زمین می‌شود.

پدیده فوق که میکرولنزینگ (ریزهمگرایی گرانشی) نامیده می‌شود، می‌تواند برای شناسایی سیاره‌های تاریک و بسیار دوری استفاده شود که در عمل برای نجوم سنتی مبتنی بر نور، نامرئی هستند.

در مورد اخیر، پژوهشگرها یک سیگنال میکرولنز را شناسایی کردند که نشان‌دهنده‌ی دو جرم کیهانی بود. آن‌ها تشخیص دادند که یکی از اجسام همگراکننده در حدود ۲۳۰۰ برابر بیشتر از همراه خود، جرم دارد؛ اما از آنجایی که اجسام در فاصله‌ای دور واقع شده‌اند، نتوانستند جرم دقیق آن‌ها را تعیین کنند. دیوید بنت، از اعضای گروه و پژوهشگر ارشد دانشگاه مریلند گفت: تعیین نسبت جرم آسان است؛ اما محاسبه‌ی جرم واقعی آن‌ها بسیار دشوارتر است.

بنت بخشی از گروه اکتشافی سال ۲۰۱۱ بود که گمان می‌کردند اجرام همگراکننده شامل ستاره‌ای با جرم تقریبا یک‌پنجم خورشید و سیاره‌ای ۲۹ برابر سنگین‌تر از زمین هستند. از طرف دیگر، اولین جرم ممکن است «سیاره‌ی سرگردانی» نزدیک‌تر بدون ستاره والد با جرمی حدود ۴ برابر جرم مشتری باشد. این امر باعث می‌‌شود که جسم همگراکننده‌ی دوم به قمر مرتبط با این سیاره تبدیل شود.

برای پایان‌دادن به سردرگمی، بنت به گروه جدید ملحق شد و همراه با آن‌ها شروع به بررسی داده‌های جمع‌آوری‌شده از رصدخانه‌ی کک در هاوایی و فضاپیمای ردیابی ستاره‌ای گایا کرد. بر اساس استدلال این گروه، اگر جفت اجرام همگراکننده واقعا یک سیاره سرگردان و قمر دنباله‌دار آن باشند، بدون کمک نور پس‌زمینه‌ی ستارگان، نامرئی می‌شوند.

بااین‌حال اگر ستاره‌ی یادشده، ابرنپتون را می‌کشد، در این صورت گرچه سیاره برای دیده‌شدن بسیار کم‌نور است، نور ستاره شناسایی آن را آسان می‌سازد. بنابراین به نظر می‌رسد این جستجو موفقیت‌آمیز بوده است. پژوهشگرها یک ستاره مظنون قوی را در فاصله‌ی ۲۴هزار سال نوری از زمین مشاهده کردند. این ستاره درست در کنار برآمدگی مرکزی کهکشان راه شیری قرار می‌گیرد، جایی که اجسام ستاره‌ای در فضای متراکمی قرار دارند.

در مرحله‌ی بعد، پژوهشگرها موقعیت ستاره در سال ۲۰۱۱ را با مکان آن در سال ۲۰۲۱ مقایسه کردند. تغییر مکان طی ۱۰ سال سرعت بالای منظومه را نشان می‌داد.

گرچه دانشمندان تخمین‌ زده‌اند که ستاره یادشده، سیاره فراخورشیدی خود را با سرعت ۱٫۹ میلیون کیلومتر در ساعت می‌کشد، آنچه تاکنون بررسی کرده‌اند فقط حرکات آن را در دو بعد نشان می‌دهد. منظومه‌ی ستاره‌ای همچنین می‌تواند به سمت زمین حرکت کند یا از آن دور شود. اگر اینطور باشد، این روند می‌تواند سرعت آن را به بیش از ۶۰۰ کیلومتر در ثانیه برساند.

داده‌های فوق اهمیت دارند؛ زیرا چنین سرعتی از حد گریز از کهکشان راه شیری بیشتر است. به عبارتی، این ستاره پرسرعت و سیاره‌اش می‌توانند از راه شیری بگریزند و به فضای میان کهکشانی بروند، اگرچه این فرآیند میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

پژوهشگرها حالا در تلاش هستند تا تعیین کنند که جسم همگراکننده که در سال ۲۰۱۱ رصد شد، همان ستاره‌ی موردظن است یا خیر. آپارنا باتاچاریا، عضو تیم و محقق دانشگاه مریلند می‌گوید:

اگر مشاهدات با وضوح بالا نشان دهند که ستاره فقط در همان موقعیت باقی می‌ماند، پس می‌توانیم با اطمینان بگوییم که بخشی از منظومه، عامل ایجاد سیگنال نیست؛ بنابراین مدل قمر فراخورشیدی و سیاره‌ سرگردان مطلوب است.

پژوهشگرها در تلاش هستند که سیاره‌های بیشتری مرتبط با ستارگان پرسرعت را کشف کنند. هنگامی که تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن در ماه می ۲۰۲۷ پرتاب شود، این جستجو تقویت خواهد شد.

یافته‌های مطالعه ۱۰ فوریه در مجله‌ی استرونومیکال منتشر شد.