چه نوع ستارگانی سیاره های سنگی می سازند؟

روز به روز بر شمار سیاره هایی که به گرد ستارگانی جز خورشید یافته می شوند افزوده می شود و همزمان اخترشناسان در تلاشند تا الگوها و ویژگی هایی را بیابند که نشان دهد چه نوع سیاره هایی می توانند پیرامون رده های گوناگون ستارگان ساخته شوند. این هم می تواند روند شکار سیاره ها را آگاهانه تر و کارآمدتر از پیش سازد و هم می تواند به ما در آشنایی بیشتر با چگونگی پیدایش سامانه ی خورشیدی خودمان کمک کند.

هنگامی که یک ستاره جوان است، با قرصی چرخان از گاز و غبار در بر گرفته شده و سیاره هایش را از دل همین قرص پدید می آورد. از همین رو انتظار می رود همنهش شیمیایی ستاره به گونه ای روی همنهش سیاره های پیرامونش اثر بگذارد. در واقع پژوهش پیشین نشان داده بود که سیاره های غول گازی بیشتر پیرامون ستارگان سرشار از آهن پدید می آیند. از پژوهش های تازه تر هم چنین بر می آید که سیاره های کوچک تر برای ساخته شدن نیاز به این همه آهن در ستارگانشان ندارند.

در این نمودار، فراوانی عنصرهای گوناگون درون ستارگان در برابر فراوانی آهن آن ها نشان داده شده. در هر چارگوش، نقشه ی فراوانی یک عنصر (با [x/Fe] نمایانده شده) در برابر فراوانی آهن (با [Fe/H] نمایانده شده) را می بینید. هر یک از نقطه های سرخ، مربع های سیاره، و ضربدرهای آبی نماینده ی یک ستاره اند. نقطه های سرخ ستاره های کوچکِ سیاره‌داری را نشان می دهند که در این پژوهش تازه بررسی شده اند. دیگر ستارگان این نمودار، ستارگانی هستند که در پژوهش های گذشته بررسی شده اند؛ برخی از آن ها میزبان سیاره هستند و برخی دیگر سیاره ای برایشان شناسایی نشده. نقطه چین های سبز این اندازه ها را برای خورشید نشان می دهند

به تازگی یک گروه از دانشمندان، از جمله جوانا تسکه از بنیاد کارنگی، با اندازه گیری دسته ی بزرگی از عنصرها به همراه آهن، به رشد و گسترش این اندیشه پرداخته اند. آنان دریافتند که ستارگانی که سیاره های سنگی هم-اندازه ی زمین دارند روی هم رفته از نظر شیمیایی همانند ستاره هایی هستند که یا سیاره های هم-اندازه ی نپتون دارند یا هیچ سیاره ای ندارند، ولی همانند ستارگانی که سیاره های غول گازی دارند نیستند [۱].

این دانشمندان فراوانی ۱۹ عنصر گوناگونی را بررسی کردند که در هفت ستاره ی دارای سیاره های سنگی هم-اندازه ی زمین یافته شده، همه ی این سیاره ها را تلسکوپ فضایی کپلر ناسا شناسایی کرده. سنجش های آنان نشان می دهد که سیاره های سنگی کوچک زمین-سان کمتر پیرامون ستارگانی تشکیل می شوند که سرشار از عنصرهای فلزی مانند آهن و سیلیسیم هستند. این یافته ای شگفت آور بود زیرا آهن و سیلیسیم از فراوان ترین عنصرهای درون سیاره های سنگی هستند.

نویسنده ی اصلی پژوهش، سایمون شولر از دانشگاه تامپا می گوید: «بحث و گفتگوهای بسیاری درباره ی شرایط ستاره ایِ موردنیاز برای پیدایش سیاره ها در جریانست . یافته های ما از این نظریه پشتیبانی می کنند که سیاره های کوچک و سنگی می توانند پیرامون ستارگانی با همنهش های عنصری گوناگون پدید آیند.»

تسکه هم می افزاید: «این بدان معناست که سیاره های سنگی و کوچک شاید از آنچه تاکنون می پنداشتیم فراوان تر و پدیده هایی پیش پاافتاده تر باشند.»

پدید آمدن سیاره ها در قرص گاز و غبار پیرامون یک ستاره ی تازه این پرسش را هم پیش آورده که آیا این فرآیند خودش ستاره را از عنصرهایی که در سیاره ها متمرکز شده اند تهی می کند یا نه. اگر آری، پس این می تواند برای بهبود توانایی ما در جستجوی سیاره ها به کار رود، و به ویژه با جستجوی ستارگانی که نشانه های این گونه تهی‌سازی شیمیایی را دارند می تواند شکار سیاره ها را محدودتر کند. هرچند هیچ یک از هفت ستاره ای که این دانشمندان بررسی کردند این نشانه ی تهی‌سازی پیشنهادی را نداشتند.

تسکه می گوید: «یافتن سیاره های کوچک می تواند چالش برانگیز باشد، پس این کمی ناامیدکننده است که نشانگر آشکاری برای پیدا کردن ستارگان میزبان آن ها نداریم. ولی یافته های ما همزمان بسیار هیجان انگیز نیز هستند زیرا به معنی آنند که سیاره های کوچک بسیار رایج و از نظر شیمیایی گوناگونند.» تسکه با پل باتلر از بنیاد کارنگی روی یکی از بلندمدت ترین جستجوهای سیاره ای بر پایه ی سرعت شعاعی کار می کند. هدف این جستجو یافتن سیاره های زمین-سان است.

این دانشمندان گزارش یافته های خود را در آستروفیزیکال جورنال منتشر کرده اند.

--------------------------------------------------

یادداشت:

۱] غول گازی به سیاره ی غول پیکری می گویند که به طور عمده از هیدروژن و هلیوم ساخته شده، مانند مشتری و کیوان. سیاره های غول پیکری که از عنصرهایی سنگین تر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده باشند به نام غول های یخی شناخته می شوند. نپتون و اورانوس جزو این دسته هستند.

واژه نامه:

planet - star - Sun - Solar System - gas giant - iron - Carnegie Institution - Johanna Teske - element - Earth - Neptune - NASA - Kepler mission - metallic - silicon - rocky planet - The Astrophysical Journal - Simon Schuler - chemical depletion - Paul Butler - radial velocity -

منبع: بنیاد کارنگی

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان