کشف منظومه ای عجیب با سه ستاره که قرص پیش سیاره ای خود را پاره کرده است - کنفرانس هکا

پژوهش های تازه نشان می دهد که سیاره های فراخورشیدی، ممکن است در حلقه هایی کج شده، پیرامون چندین ستاره شکل بگیرند. این مطالعه به کمک تلسکوپ بسیار بزرگ (VTL) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) و آرایه بسیار بزرگ آتاکاما (ALMA) اجرا شده است.

صفحه مداری سیاره ها

منظومه شمسی ما به شکل چشمگیری مسطح است و همه سیاره ها در یک صفحه در حال چرخش پیرامون خورشید هستند. اما این موضوع همیشه درباره قرص تشکیل دهنده سیاره ها صادق نیست؛ به ویژه زمانی که سیاره اطراف چندین ستاره شکل می گیرد. مانند GW Orionis که در مطالعه اخیر بررسی شد. این سامانه که در صورت فلکی جبار قرار گرفته و تنها 1300 سال نوری با ما فاصله دارد، دارای سه ستاره و یک دیسک تغییر شکل یافته و از هم گسسته است.

استفان کراوس (Stefan Kraus) استاد اخترفیزیک دانشگاه اکستر انگلستان، که سرپرست این مطالعه است، در این زمینه می گوید: تصاویر ما یک نمونه شدید را نشان می دهد که دیسک به هیچ وجه صاف نیست بلکه تاب خورده و دارای یک حلقه نامرتب است که از دیسک پیش سیاره ای جدا شده است. این حلقه جداشده در بخش درونی دیسک و نزدیک به سه ستاره قرار گرفته است.

بر اساس مطالعه اجرا شده، این حلقه درونی غباری به جرم 30 برابر زمین را د ربر می گیرد که می تواند برای تشکیل سیاره ها کافی باشد. الکساندر کرپلین (Alexander Kreplin) عضو تیم این پژوهش گفت: هر سیاره ای که در این حلقه نامرتب تشکیل شود، در مداری کاملا شیب پیرامون ستاره خواهد گشت. ما پیش بینی می کنیم که در تلاش های آینده برای تصویربرداری سیاره ها، از جمله به کمک تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (Extremely Large Telescope) که اواخر دهه 2020 میلادی آغاز به کار خواهد کرد، بسکمک از سیاره ها در مدار مورب و با فاصله زیاد نسبت به ستاره کشف شود.

از آنجا که بیش از نیمی از ستاره های آسمان، با یک یا چند همراه متولد می شوند، ممکن است شمار ناشناخته ای از سیاره های فراخورشیدی وجود داشته باشند که در مدارهای بسیار شیب و دور پیرامون ستاره های خود می چرخند.

ابزارهای گوناگون رصد

برای رسیدن به این نتیجه گیری، دانشمندان GW Orionis را از سال 2008 به مدت بیش از 11 سال رصد کردند. آنان از ابزار AMBER و سپس از ابزارهای GRAVITY در تداخل سنج تلسکوپ بزرگ اروپایی (VLT) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) که نور را از چندین تلسکوپ این مجموعه تداخل می دهد، استفاده کردند تا پایکوبی گرانشی این سه ستاره را مطالعه کرده و مدارهای آن ها را بررسی کنند.

آلیسون یانگ (Alison Young) از دانشگاه های اکستر (Exeter) و لستر (Leicester) در این باره گفت: ما دریافتیم که سه ستاره در یک صفحه نمی چرخند و مدار آن ها نسبت به یکدیگر و نسبت به قرص پیش سیاره ای ناهماهنگ است.

دانشمندان همچنین این سامانه را با استفاده از ابزار SPHERE در تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و آلما (ALMA) در شیلی بررسی شد و توانستند از حلقه درونی آن تصویربرداری و نبود انطباق آن را تأیید کنند. علاوه بر این، به کمک این ابزار آن ها برای نخستین بار سایه ای را که این حلقه بر روی دیسک می اندازد، مشاهده کردند تا شکل سه بعدی حلقه و دیسک را دریابند.

شبیه سازی رایانه ای

این تیم بین المللی که شامل پژوهشگرانی از انگلستان، بلژیک، شیلی، آمریکا و فرانسه است، مشاهده های خود را با شبیه سازی رایانه ای ترکیب کردند تا آنچه را برای این سامانه رخ داده بهتر کشف کنند. آن ها توانستند ناهماهنگی های رصد شده را با نظریه اثر پارگی دیسک (Disc-Tearing Effect) پیوند دهند که نشان می دهد کشش متضاد سه ستاره در صفحه های مختلف می تواند باعث کج شدن قسمت های مختلف دیسک پیش سیاره ای و از هم گسستن آن شود. در زیر تصویری شبیه سازی شده از قرص پیش سیاره ای این سامانه ستاره ای را می بینید.

شبیه سازی های اجرا شده نشان داد که نبودن انطباق در مدار سه ستاره می تواند باعث شکسته شدن دیسک اطراف آن ها به حلقه های جداگانه شود و این دقیقا همان چیزی بود که مشاهده ها تأیید می کرد. همچنین شکل مشاهده شده برای حلقه درونی، با پیش بینی های حاصل از شبیه سازی عددی درباره چگونگی پاره شدن دیسک مطابقت دارد.

نکته جالب توجه آن است که تیم دیگری که با استفاده از ALMA این سامانه ستاره ای را مطالعه کرده اند، معتقدند برای درک این سامانه به جزء دیگری هم نیاز است. جیاکینگ بی (Jiaqing Bi) از دانشگاه ویکتوریا کانادا که سرپرست این پژوهش منتشر شده در نشریه Astrophysical Journal Letters است، گفت: ما فکر می کنیم که برای توضیح علت پارگی دیسک، وجود یک سیاره در میان این حلقه ها لازم است.

این تیم پژوهشی، در مشاهدات به کمک آلما، سه حلقه گرد و غبار را اطراف سه ستاره شناسایی کرده که بیرونی ترین حلقه، بزرگترین حلقه ای است که تا به امروز در دیسک های پیش سیاره ای مشاهده شده است.

رصدهای آینده با تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (ELT) و تلسکوپ های دیگر، می تواند به منجمان کمک کند تا ماهیت GW Orionis را به طور کامل کشف کرده و سیاره های جوانی را که اطراف ستاره ها تشکیل شده اند، ببینند.

• همزاد راه شیری در دورترین نقاط کیهان کشف شد

عکس کاور: تصویر تهیه شده توسط ALMA و SPHERE از منظومه GW-Orionis

Credit: ESO/Exeter/Kraus et al., ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

منبع: ESO