کشف قمری به اندازه مشتری؛ یافته عجیب پژوهشگران تعاریف رایج نجوم را به چالش می‌کشد

چه زمانی یک قمر، دیگر جزو قمرها محسوب نمی‌شود؟ این معمایی است که پژوهشی تازه مطرح کرده و ظاهراً پاسخش این است: «وقتی یک سیاره باشد» یا شاید برعکس، پاسخ این باشد که یک سیاره در چنین شرایطی قمر محسوب می‌شود.

این پرسش‌های عجیب درباره معنا و تعریف، از مطالعه‌ی جسمی به نام CD-35 2722 B سرچشمه می‌گیرد؛ کوتوله‌ای قهوه‌ای با جرم حدود ۳۰ برابر مشتری که به دور ستاره‌ای کوچک، در فاصله حدود ۷۳ سال نوری از زمین، در منظومه CD-35 2722 می‌چرخد.

به نظر می‌رسد کوتوله قهوه‌ای مورد بحث نیز مانند زمین، قمری برای خود دارد؛ البته قمری که تقریباً هم‌اندازه بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است. هرچند تاکنون هزاران سیاره فراخورشیدی کشف شده‌اند، CD-35 2722 ممکن است نخستین منظومه ستاره‌ای شناخته‌شده‌ای باشد که ساختار سه‌لایه‌ی «ستاره، کوتوله قهوه‌ای، قمر» را به نمایش می‌گذارد.

رصدهای پیشین از CD-35 2722 B که با رصدخانه کک در هاوایی انجام شده بود، نشانه‌هایی از وجود یک قمر فراخورشیدی را آشکار کرده بود؛ جرمی که تاکنون هیچ نمونه‌ای از آن به‌طور قطعی تأیید نشده است.

کرایرس‌پلاس یک طیف‌نگار است؛ ابزاری که نور ستاره را به طیفی شبیه رنگین‌کمان تجزیه می‌کند. تغییرات این طیف، حرکت ستاره را در فضا نشان می‌دهد: اگر ستاره به زمین نزدیک شود، طیف آن به سمت رنگ آبی جابه‌جا می‌شود و اگر از زمین دور شود، به سمت رنگ قرمز. اخترشناسان از همین تغییرات برای یافتن اجرام پنهانی که به دور یک ستاره می‌چرخند،‌ استفاده می‌کنند؛ زیرا گرانش این اجرام باعث می‌شود ستاره اندکی به جلو و عقب نوسان کند و این حرکت به صورت مجموعه‌ای از انتقال به آبی و انتقال به قرمز در طیف ستاره دیده می‌شود.

هوی و همکارانش درطول نزدیک به دو سال و نیم، تا فوریه ۲۰۲۶، به‌طور دوره‌ای طیف نور کوتوله قهوه‌ای را با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ و کرایرس‌پلاس اندازه‌گیری کردند تا این نوسان‌ها را بیابند. این روش که تحلیل سرعت شعاعی نام دارد، سرانجام نتیجه داد. آن‌ها در مقاله‌ای که به‌تازگی در نشریه نیچر منتشر شد، گزارش دادند که CD-35 2722 B واقعاً در اثر گرانش جرمی نامرئی دچار نوسان می‌شود؛ جرمی که هر ۱۷۰ روز یک بار به دور آن می‌چرخد.

اما اینکه این جرم را دقیقاً چه باید نامید، موضوعی بحث‌برانگیز است. از یک سو مانند یک قمر رفتار می‌کند، اما از سوی دیگر بسیار بسیار بزرگ است؛ جرم آن دست‌کم ۹۰ درصد جرم مشتری برآورد می‌شود.

هوی می‌گوید: «جرم آن حتی می‌تواند بیشتر هم باشد.» او می‌افزاید اندازه بسیار بزرگ این جرم احتمالاً بدین معناست که بیشتر از گاز تشکیل شده و نه از سنگ، یخ یا فلز. اگر این جرم به جای کوتوله قهوه‌ای، به دور ستاره‌ای واقعی می‌چرخید، اخترشناسان بدون تردید آن را سیاره فراخورشیدی می‌نامیدند؛ آن هم سیاره‌ای که چندان غیرعادی به حساب نمی‌آید.

کوتوله‌های قهوه‌ای جایگاه عجیبی در سلسله‌مراتب کیهانی دارند. آن‌ها اجرامی گازی هستند که چندین برابر مشتری جرم دارند، اما آن‌قدر بزرگ نیستند که به جرم بحرانی لازم برای آغاز همجوشی هسته‌ای و درخشش بالا در حد ستارگان برسند. به همین دلیل، اغلب از آن‌ها با عنوان «ستارگان ناکام» یاد می‌شود. با توجه به ماهیت غیرمعمول این اجرام، عجیب نیست که اجرامی نیز که به دورشان می‌چرخند ویژگی‌های نامتعارف داشته باشند.

دیوید کیپینگ، اخترشناس دانشگاه کلمبیا و از پژوهشگران برجسته در زمینه جست‌وجوی قمرهای فراخورشیدی که در مطالعه اخیر مشارکت نداشته است، می‌گوید نزدیک‌ترین نمونه‌ی مشابه به یافته‌ی اخیر پژوهشگران، HD 206893 b است؛ سیاره‌ای فراخورشیدی با جرم ۲۸ برابر مشتری که در فاصله ۱۲۹ سال نوری از زمین قرار دارد و نوسان‌هایی محسوس از خود نشان می‌دهد. این نوسان‌ها با کشش گرانشی یک قمر همراه، با جرمی حدود نصف مشتری، سازگار هستند.

بااین‌حال، کیپینگ می‌گوید مقاله‌ای که در ماه ژانویه منتشر شد نشان داد آن سیگنال می‌تواند توضیح‌های دیگری نیز داشته باشد؛ بنابراین شواهد مربوط به آن جسم صرفاً در حد کاندیدای قمر فراخورشیدی باقی ماند. قمر احتمالی CD-35 2722 B نیز از نظر فنی هنوز تنها یک کاندیدا است، اما نوسان‌هایش بسیار واضح‌تر هستند و توضیح دادنشان با سناریوهای دیگر بسیار دشوارتر است.

هوی می‌گوید با پیشرفت ابزارهای رصدی، احتمالاً در آینده اجرام کوچک و عجیب بیشتری در اطراف کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های فراخورشیدی کشف خواهند شد. این موضوع اخترشناسان را ناچار می‌کند تعریف دقیق‌تری از مرز میان قمر فراخورشیدی و سیاره فراخورشیدی ارائه دهند. او پیشنهاد می‌کند که فعلاً برای تمام این اجرام از اصطلاح خنثی‌تر «ماهواره فراخورشیدی» استفاده شود.

هوی می‌گوید: «جرمی مرزی مانند کوتوله قهوه‌ای CD-35 2722 B بهترین فرصت برای آغاز چنین بحثی است؛ زیرا این منظومه عملاً آزمایشگاهی ایده‌آل برای پرداختن به این پرسش‌هاست. ستاره، بدون تردید یک ستاره است. کوتوله قهوه‌ای هم کاملاً کوتوله قهوه‌ای است. اما حالا با جرمی روبه‌رو هستیم که آن‌قدر بزرگ است که نمی‌توان با اطمینان آن را قمر دانست. اینکه دقیقاً مرز میان قمر و یک سامانه سیاره‌ای دوتایی را کجا باید ترسیم کرد، بسیار مبهم و نامشخص است.»