پژوهشگران میگویند جوانترین سیاره فراخورشیدی کشفشده تا به امروز را شناسایی کردهاند. براساس مطالعهای جدید، این دنیای «نوزاد» که بهتازگی در حال بیرونآمدن از پیله کیهانی خود در اطراف ستارهای نزدیک است، کمتر از یک میلیون سال عمر دارد و میتواند به پژوهشگران کمک کند تا فرایند شکلگیری دیگر سیارهها ازجمله زمین خودمان را بهتر درک کنند.
سیاره جوان که «الیاس ۲-۲۴ بی» (Elias 2-24 b) نام گرفته، به دور ستارهای تازهمتولدشده در فاصله حدود ۴۵۰ سال نوری از زمین میچرخد، بین دو تا چهار برابر مشتری جرم دارد و فاصلهاش تا ستارهی والدش، تقریباً دو برابر فاصله نپتون تا خورشید است.
اخترشناسان نخستین نشانههای وجود این سیاره پرجرم را در سال ۲۰۱۷ مشاهده کردند؛ زمانی که متوجه شکافی کوچک در قرص پیشسیارهای ستاره شدند؛ حلقهای چرخان از گاز، غبار و دیگر بقایای ستارهای که از فرایند شکلگیری ستاره بر جای مانده است. این شکاف بهوضوح نشان میداد که احتمالاً یک سیاره فراخورشیدی در آنجا شکل گرفته است؛ فرآیندی که در جریان آن، مواد چرخان قرص بر اثر نیروی گرانش به هم میپیوندند و تشکیل توده میدهند. بااینحال، در آن زمان خود این دنیای بیگانه بهطور مستقیم دیده نشده بود.
در مطالعهی جدید، پژوهشگران دادههای سه تلسکوپ را با یکدیگر ترکیب کردند: رصدخانه دبلیو ام کک در هاوایی، آرایه بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (آلما) و تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا (VLT) در شیلی. هدف این بود که شکاف موجود در قرص پیشسیارهای با جزئیات بیشتری بررسی شود.
پژوهشگران نهتنها توانستند بهطور مستقیم از الیاس ۲-۲۴ بی تصویربرداری و وجود آن را تأیید کنند، بلکه موفق به تعیین سن آن نیز شدند. نتایج نشان داد این دنیای بیگانه احتمالاً کمتر از یک میلیون سال عمر دارد.
آندرهآ برناردی، نویسنده اصلی مطالعه و دانشجوی دکترا در مؤسسه مطالعات اخترفیزیکی دانشگاه دیهگو پورتالس در شیلی، در بیانیهای گفت: «آنچه الیاس ۲-۲۴ بی را تا این اندازه شگفتانگیز میکند، سن آن است. این جوانترین سیارهای است که تاکنون شناسایی شده و از آنجایی که هنوز فعالانه از محیط اطرافش ماده جذب میکند، میتوانیم مرحلهای از شکلگیری سیارهها را مشاهده کنیم که بهندرت بهطور مستقیم دیده میشود.»
الیاس ۲-۲۴ بی تقریباً ۵هزار برابر جوانتر از زمین است یا به عبارتی فقط حدود ۰٫۰۰۸ درصد عمر قدیمیترین سیاره فراخورشیدی شناختهشده، یعنی PSR B1620-26 b (مشهور به متوشالح) سن دارد؛ سیارهای بسیار باستانی که حدود ۱٫۱ میلیارد سال پس از مهبانگ شکل گرفته است. اگر بخواهیم این مقیاس زمانی را با طول عمر انسان مقایسه کنیم، الیاس ۲-۲۴ بی تقریباً معادل نوزاد دو یا سهروزه است.
رکوردشکنی در کشف جوانترین سیاره
این نخستین بار نیست که اخترشناسان سیارههای فراخورشیدی نوزاد را مشاهده میکنند؛ اما تا همین اواخر، محدودیتی وجود داشت که تعیین میکرد این سیارهها از چه سنی به بعد برایمان مشاهدهپذیر باشند.
برای مدت طولانی، جوانترین سیارههای فراخورشیدی شناختهشده که شامل چند دنیای در حال چرخش به دور ستاره PDS 70 میشدند، نزدیک به ۵ میلیون سال عمر داشتند. دلیلش این بود که تلسکوپها آنقدر توانمند نبودند که بتوانند سیارههای فراخورشیدی را پیش از آنکه شکافی بهاندازه کافی بزرگ در قرص پیشسیارهای ستاره ایجاد کنند، شناسایی کنند.
اما پیشرفت در طراحی تلسکوپها و روشهای تحلیل داده به پژوهشگران امکان داده است این مرز سنی را عقبتر ببرند. برای مثال، اخترشناسان در سال ۲۰۲۴ سیاره TIDYE-1b را کشف کردند که تصور میشود حدود سه میلیون سال عمر دارد. در سال ۲۰۲۵ نیز دانشمندان AB Aurigae b را یافتند که ممکن است تنها دو میلیون سال عمر داشته باشد.
الیاس ۲-۲۴ بی دستکم دو برابر جوانتر از هر سیاره فراخورشیدی شناختهشدهی دیگر است؛ دستاوردی که گام مهمی رو به جلو محسوب میشود. این کشف، فرصتی نادر در اختیار دانشمندان قرار میدهد تا شکافهای موجود در دانش ما درباره مراحل اولیه شکلگیری سیارهها را پر کنند.
لوکاس سیزا، اخترشناس مؤسسه مطالعات اخترفیزیکی و سرپرست مطالعه سال ۲۰۱۷ که برای نخستین بار شکاف ایجادشده توسط الیاس ۲-۲۴ بی را شناسایی کرد، در بیانیهای جداگانه از ناسا گفت: «مدلهای شکلگیری سیارههای ما از قبل هم برای توضیح رکوردداران قبلی جوانترین سیارههای شناختهشده با مشکل مواجه بودند. الیاس ۲-۲۴ بی به ما نشان میدهد که حتی بهترین مدلهای شکلگیری سیارههای ما نیز هنوز برخی فرایندهای مهم را در نظر نگرفتهاند.»
توجه بیشتر به شکافها
ما تا به امروز بیش از ۶هزار سیاره فراخورشیدی را عمدتاً از طریق روش گذار شناسایی کردهایم. در این روش، یک دنیای دوردست از مقابل ستاره میزبان خود و در راستای دید ما از زمین میگذرد و باعث افت موقت در روشنایی ستاره میشود.
اما این تکنیک برای سیارههایی که درون قرص پیشسیارهای قرار دارند کارایی ندارد؛ زیرا ابر چرخان بقایای اطراف ستاره، هنگام مشاهده از پهلو، بهطور دائمی بخشی از نور ستاره را مسدود میکند. این مسئله باعث ایجاد نوعی سوگیری به سمت کشف سیارههای قدیمیتر شده است.
تنها زمانی میتوان یک سیاره فراخورشیدی جوان را به این روش مشاهده کرد که قرص پیشسیارهای ستاره تقریباً عمود بر خط دید زمین قرار داشته باشد؛ بهگونهای که بتوانیم آن را از بالا یا پایین ببینیم و شکافهای موجود درونش را بهوضوح تشخیص دهیم. بااینحال، چنین کاری بسیار دشوارتر است؛ زیرا نور خود ستاره اغلب درخشش قرص را تحتالشعاع قرار میدهد. به گفته سیزا، در حال حاضر «تقریباً نسبت به این سیارههای نوزاد نابینا هستیم.»
بااینحال، وضعیت ممکن است با آغاز فعالیت تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا تغییر کند. این تلسکوپ هشتم شهریور پرتاب شد و اکنون در حال کالیبرهکردن ابزارهای خود است تا مأموریت چند سالهاش برای مطالعه کیهان را آغاز کند.
تلسکوپ فضایی رومن به یک سامانه پیشرفته تاجنگار مجهز است که نور ستارگان دوردست را مسدود و مطالعه محیط اطراف آنها را آسانتر میکند. کارشناسان پیشبینی میکنند رومن در طول مأموریت خود بتواند تا ۱۰۰هزار سیاره فراخورشیدی جدید را شناسایی کند. همچنین انتظار میرود سوگیری این تلسکوپ به سمت سیارههای قدیمیتر کمتر باشد؛ درنتیجه احتمالاً دنیاهای نوزاد بسیار بیشتری کشف خواهند شد.
سیزا گفت: «این فقط آغاز عصر جدیدی از اکتشافات است. رومن کشف سیارهها را به سطحی کاملاً جدید خواهد برد.»
مطالعه ۱۶ سپتامبر در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
