کشف نخستین سیاره فراکهکشانی

کهکشان گرداب یا ام۵۱ با همدم کوچکش، ان‌جی‌سی ۵۱۹۵- تصویر بزرگ‌تر

از زمان یافته شدنِ نخستین فراسیاره (سیاره‌ی فراخورشیدی) در سال ۱۹۹۲ تاکنون هزاران نمونه‌ی دیگر یافته شده و در حقیقت به برآورد اخترشناسان، کهکشان راه خورشیدی میزبان ۴۰ میلیارد فراسیاره است.

بنابراین به آسانی می‌توانیم تصور کنیم که سیاره‌ها در کهکشان‌های دیگر هم فراوان باشند، به ویژه ر کهکشان‌هایی که همانند راه شیری به نظر می‌رسند. ولی نوبت دیدنِ این سیاره‌ها که می‌رسد مشکلی پیش می‌آید.

کهکشان‌های دیگر به اندازه‌ای دورند و ستارگان به اندازهای به هم نزدیکند و از دید ما، در منطقه‌ی آنچنان کوچکی از فضا انباشته شده‌اند که به سختی می‌توان آنها [را در کهکشان‌های دیگر] جدا از هم دید و تاثیر سیاره‌های احتمالی پیرامونشان را شناسایی کرد. از همین رو تاکنون سیاره‌های فراکهکشانی از دسترس اخترشناسان دور مانده‌اند.

اکنون روزان دی‌استفانو و همکارانش در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین می‌گویند یک نامزد سیاره را در کهکشان ام۵۱ یافته‌اند؛ ام۵۱ که به نام کهکشان گرداب هم شناخته می‌شود با فاصله‌ی ۲۳ میلیون سال نوری از زمین، در صورت فلکی تازی‌ها، نزدیک صورت فلکی خرس بزرگ جای دارد. این سیاره‌ی بیگانه که "ام۵۱-یوال‌اس-۱بی" نامیده شده، احتمالا کمی کوچک‌تر از سیاره‌ی کیوان (زحل) است و با فاصله‌ی تقریبا ۱۰ برابر زمین تا خورشید، به گرد یک سامانه‌ی دوتایی می‌چرخد.

دیدن چنین چیزی به کمک مجموعه‌ای ویژه از شرایط امکان‌پذیر شد. سامانه‌ی دوتاییِ میزبان این سیاره (سامانه‌ی ام۵۱-یوال‌اس-۱) از یک ستاره‌ی نوترونی یا سیاهچاله تشکیل شده که دارد با نرخی بالا مواد پیکره‌ی همدمش که یک ستاره‌ی پرجرم است را می‌بلعد. در این فروکش مواد، انرژی هنگفتی آزاد می‌شود که باعث شده این سامانه درخشان‌ترین چشمه‌ی پرتو X درسرتاسر کهکشان گرداب شود. در حقیقت درخشش پرتو ایکسِ آن تقریبا یک میلیون برابر کل بروندهی خورشید در همه‌ی طول موج‌هاست.

چشمه‌های پرتو ایکسِ بسیار درخشان در کهکشان گرداب کم‌شمارند و با فاصله‌های بسیار از هم در این کهکشان پراکنده شده‌اند. از همین رو جداسازی آنها بر پس‌زمینه‌ی ستارگان معمولی کاری آسان است.

تصویرهای پرتو ایکس
و در این سامانه، سرچشمه‌ی پرتوهای ایکس جرمی کوچک و ریز است، چه ستاره‌ی نوترونی باشد و چه سیاهچاله. این بدین معناست که اگر سیاره‌ای به اندازه‌ی کیوان در فاصله‌ی میلیاردها کیلومتری به گرد این چشمه‌ی پرتو ایکس بچرخد می‌تواند به طور کامل نور آن را بپوشاند (یک گرفتِ کلی)؛ البته اگر یکراست از میان ما و این چشمه، یعنی درست از جلوی خط دید ما بگذرد.

به نظر می‌رسد این دقیقا همان چیزی‌ست که در ۲۰ سپتامبر ۲۰۱۲ رخ داده. خوشبختانه رصدخانه‌ی مدارگرد پرتو ایکس چاندرا هم در آن زمان داشت آنجا را نگاه می‌کرد. در آن روز، این چشمه‌ی پرتو ایکس [از چشم چاندرا] ناپدید شد و سپس دوباره پدیدار شد، کل این "گذر" حدود ۳ ساعت زمان برد.

در آن زمان هیچ کس متوجه این رخداد نشد زیرا دسته داده‌های چاندرا برای چنین تغییرات کوتاهی بررسی نمی‌شد. ولی هنگامی که دی‌استفانو و همکارانش به آن نگاه کردند، نشانه‌ها را آشکارا دیدند.

این که یک چشمه‌ی پرتو ایکس به این شیوه کم‌نور شود دلایل گوناگونی دارد. یکی از این دلیل‌ها وجود یک ستاره‌ی کوچک دیگر، مانند یک کوتوله‌ی سفید است که جلوی تابش پرتو ایکس را گرفته. این دانشمندان می‌گویند ام۵۱-یوال‌اس-۱بی نمی‌تواند یک کوتوله‌ی سفید و کلا هر گونه ستاره‌ای باشد، زیرا این سامانه جوان‌تر از آنست که چنین جرمی بتواند نزدیکش پدید آمده و تکامل یابد.

دلیل دیگر برای این تاریک شدن دگرگونی‌های طبیعی است- شاید یک گسستگی در موادی که به سوی سیاهچاله یا ستاره‌ی نوترونی سرازیر هستند رخ داده باشد. دی‌استفانو و همکارنش می‌گویند در این موارد، تغییرات درخشش به شیوه‌ای ویژه رخ می‌دهند: بسامدهای نور پرانرژی‌تر با سرعت بیشتری تغییر می‌کنند تا بسامدهای کم‌انرژی‌تر، و بازگشت نور هم به شیوه‌ی متفاوت انجام می‌شود.

تصویر کهکشان گرداب یا ام۵۱ از چشم تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا. سامانه‌ی ستاره‌ای ام۵۱-یوال‌اس-۱ در طیف پرتو ایکس مانند نقطه‌ای درخشان و نارنجی‌رنگ در مرکز چارگوش کوچک دیده می‌شود

زمان گذر
ولی در مورد این سامانه، همه‌ی بسامدهای نور همزمان رفتند و همزمان برگشتند، که نشانگر یک "گرفت" (eclipse) بود. این پژوهشگران می‌گویند: «تقریبا متقارن است، و شکل معمولِ گذرهایی را دارد که در آنها چشمه‌ی نور و جرمِ گذرنده دارای اندازه‌هایی قیاس‌پذیر هستند.»

اکنون که نخستین نامزد فراسیاره در کهکشانی دیگر یافته شده، دی‌استفانو و همکارانش می‌گویند سیاره‌های دیگر هم به احتمال بسیار به سرعت یافته خواهند شد. این گروه برای یافتن این نامزد تازه‌ی سیاره تنها بخشی از داده‌های پرتو ایکس چاندرا را جستجو کرد.

نمونه‌های بیشتری در این داده‌ها هست. این گروه می‌گویند: «بایگانی‌ها دربردارنده‌ی داده‌های کافی برای این هستند که پیمایش‌هایی مانند مال ما بیش از ده برابر شود. بنابراین یافتنِ بیش از ده‌ها نامزد سیاره‌های فراکهکشانیِ دیگر در مدارهای بازتر را پیش‌بینی می‌کنیم.» و داده‌های بیشتری هم پیوسته دارد گردآوری می‌شود.

پس اگرچه شاید ام۵۱-یوال‌اس-۱بی نخستین نامزد سیاره‌ی یافته شده در کهکشانی دیگر باشد، ولی بعید است آخرین باشد.

نگارش برخطِ پژوهشنامه‌ی این دانشمندان در نشریه‌ی arxiv در دسترس است.

-------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:
Milky Way - planet - galaxy - exoplanet - stars - Earth - extragalactic planet - Rosanne Di Stefano - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - M51 - Whirlpool Galaxy - constellation of Ursa Major - M51-ULS-1b - Saturn - binary system - Sun - neutron star - black hole - X-ray - wavelength - eclipse - Chandra X-ray Observatory - transit - white dwarf - frequency -

منبع: دیسکاوری
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان