غروب همزمان دو خورشید در افق یک سیاره بیابانی، یکی از ماندگارترین تصاویر تاریخ سینماست که حالا از پرده نقرهای به دنیای واقعیت گام نهاده است. اخترشناسان در پژوهشی خیرهکننده، موفق به شناسایی ۲۷ سیاره احتمالی جدید شدهاند که به دور دو ستاره میچرخند و شباهت عجیبی به سیاره تاتویین در دنیای جنگ ستارگان دارند.
این کشف که درست در سالروز جهانی جنگ ستارگان منتشر شده، تعداد سیارات شناخته شده در این دستهبندی خاص را به بیش از دو برابر افزایش داده است. پیش از این تنها ۱۸ نمونه از این جهانهای شگفتانگیز شناسایی شده بود، در حالی که بیش از ۶۰۰۰ سیاره به دور تکستارهها (مانند زمین ما) کشف شدهاند. این سیارات که در فواصلی بین ۶۵۰ تا ۱۸ هزار سال نوری از ما قرار دارند، دریچهای نو به سوی درک پیچیدگیهای کیهانی باز کردهاند. با استفاده از دادههای تلسکوپ فضایی تس، دانشمندان توانستهاند ردپای این جهانهای دوگانه را در میان انبوهی از دادههای نوری پیدا کنند. کشف سیارات فراخورشیدی با دو خورشید نشان میدهد که کیهان بسیار متنوعتر و عجیبتر از آن چیزی است که در منظومه شمسی خود میبینیم.
تاتویین واقعی؛ وقتی فیزیک از هنر الهام میگیرد
بسیاری از مفاهیم در اخترشناسی ملموس نیستند، اما به لطف صحنه مشهور غروب خورشید در فیلم جنگ ستارگان، تقریباً هر کسی تصویری ذهنی از یک سیاره با دو خورشید دارد. پروفسور بن مونت، نویسنده ارشد این پژوهش از دانشگاه نیو ساوت ولز، معتقد است که ایستادن بر روی چنین جهانی معنای کاملاً متفاوتی از درک ما نسبت به مفهوم منظومه دارد. در حالی که زمین ما به دور یک خورشید واحد میچرخد، این سیارات تازه کشف شده در میانه رقص گرانشی دو ستاره گرفتار شدهاند. نکته جالب اینجاست که بیش از نیمی از ستارههای جهان در سامانههای دوتایی یا چندتایی قرار دارند اما یافتن سیارات در این محیطهای شلوغ بسیار دشوارتر از ستارههای تنهاست. محققان در این پروژه تلاش کردند تا فراتر از روشهای سنتی، به جستجوی جهانهایی بپردازند که تا پیش از این از دید ما پنهان مانده بودند.
روشهای نوین در کشف سیارات فراخورشیدی با دو خورشید
شناسایی سیارات معمولاً از طریق روش گذر انجام میشود؛ یعنی زمانی که سیاره از مقابل ستاره عبور میکند و سایهای کوچک روی سطح آن میاندازد که منجر به کاهش موقت نور ستاره میشود. اما این روش فقط زمانی کار میکند که همه چیز در یک راستای دقیق نسبت به زمین قرار داشته باشد، به همین دلیل احتمالاً ما سیستمهای زیادی را از دست دادهایم. پیدا کردن یک سیاره در کنار دو ستاره درخشان، مانند تلاش برای دیدن شعله یک شمع در کنار یک چراغ خیابانی بزرگ و پرنور است. تیم پژوهشی برای غلبه بر این چالش از روشی به نام تقدیم حضیض (apsidal precession) استفاده کردند. آنها به دنبال نوسانات و لرزشهای بسیار ظریفی در زمانبندی گرفتگی دو ستاره نسبت به یکدیگر گشتند. اگر زمانبندی این گرفتها دقیق نباشد، نشاندهنده حضور جسم سومی است که با گرانش خود سیستم را تحت تأثیر قرار داده است.
نتایج درخشان دادههای تلسکوپ تس
تیم تحقیق با بررسی ۱۵۹۰ سیستم ستارهای، ۳۶ مورد را پیدا کردند که رفتارشان تنها با حضور یک جسم سوم قابل توضیح بود. از میان این موارد، ۲۷ شیء دارای جرمی در محدوده سیارات بودند که ابعاد آنها از اندازه نپتون تا ده برابر مشتری متغیر است. برای تأیید نهایی این موارد به عنوان سیارات فراخورشیدی قطعی، نیاز به بررسی طیف نوری آنهاست تا مشخص شود آیا واقعاً سیاره هستند یا با کوتولههای قهوهای یا ستارههای کوچک روبرو هستیم. سارا وب، اختر فیزیکدان دانشگاه سوئینبرن، معتقد است که این تکنیکهای هوشمندانه مسیر را برای کشفیات آینده هموار میکند. او اشاره میکند که وقتی اولین فیلم جنگ ستارگان ساخته شد، ما حتی نمیدانستیم که آیا سیارهای خارج از منظومه شمسی وجود دارد یا خیر، اما امروز میبینیم که بسیاری از پیشبینیهای هنری در علم به حقیقت میپیوندند.
پایداری مدارها در آغوش دو ستاره
یکی از بزرگترین چالشهای علمی در کشف سیارات فراخورشیدی با دو خورشید، درک چگونگی پایداری مدار آنهاست. در یک سیستم تکستارهای، گرانش به صورت متقارن عمل میکند، اما در سیستمهای دوتایی، نیروهای کشندی مداوم میتوانند سیاره را به بیرون از منظومه پرتاب کنند یا آن را به درون یکی از ستارهها بکشند. یافتههای جدید نشان میدهند که یک نقطه امن گرانشی وجود دارد که در آن سیاره میتواند میلیاردها سال بدون سقوط باقی بماند. این پایداری برای شکلگیری حتمی اتمسفر و پدیدههای زمینشناختی حیاتی است. جالب است بدانید که در این سیستمها، تغییر فصول نه تنها به زاویه محور سیاره، بلکه به نزدیکی و دوری دو ستاره نسبت به یکدیگر نیز بستگی دارد. این یعنی ساکنان احتمالی چنین جهانهایی با تقویمهای پیچیدهتری نسبت به زمین روبرو خواهند بود.
زیستپذیری در جهانهای دوتایی؛ فراتر از حد تصور
اگرچه بسیاری از این ۲۷ سیاره کشف شده غولهای گازی هستند، اما احتمال وجود قمرهای سنگی در اطراف آنها بسیار بالاست. دانشمندان معتقدند که اگر سیارهای در کمربند حیات یک سیستم دوتایی قرار بگیرد، شرایط دمایی میتواند برای وجود آب مایع فراهم شود. برخلاف تصور عمومی، وجود دو خورشید لزوماً به معنای گرمای سوزان نیست؛ بلکه توزیع انرژی تابشی در این سیستمها میتواند متعادلتر از تکستارهها باشد. با پیشرفت تکنولوژی و پرتاب تلسکوپهای قدرتمندتر، ما به زودی قادر خواهیم بود ترکیبات شیمیایی جو این تاتویینهای واقعی را تجزیه و تحلیل کنیم. این پژوهش گامی بلند برای اثبات این فرضیه است که سیارات دوتایی نه یک استثنا، بلکه یکی از رایجترین انواع جهانها در کهکشان راه شیری هستند. دنیای علم بار دیگر ثابت کرد که واقعیت همواره پتانسیل شگفتزده کردن ما را دارد.
سوالات رایج
۱. آیا انسان میتواند روی سطحی با دو خورشید راه برود و تعادل داشته باشد؟
گرانش روی سطح این سیارات بستگی به جرم خود سیاره دارد و نه لزوماً تعداد خورشیدهای آن. با این حال، به دلیل نیروهای گرانشی متغیر دو ستاره، جزر و مدهای بسیار قدرتمندی در اقیانوسها و حتی در پوسته سنگی سیاره رخ میدهد. راه رفتن روی چنین جهانی برای انسان ممکن است اما تغییرات مداوم نور و سایه، چالشهای بیولوژیکی زیادی ایجاد میکند.
۲. آیا شب و روز در این سیارات مانند زمین ۲۴ ساعت است؟
طول شب و روز به سرعت چرخش سیاره به دور خودش بستگی دارد، اما در سیستمهای دوتایی ممکن است پدیده شب هرگز به معنای زمینی رخ ندهد. اگر دو ستاره در دو طرف آسمان باشند، سیاره ممکن است در دورههایی اصلاً تاریکی مطلق را تجربه نکند. این موضوع بستگی به فاصله سیاره از مرکز ثقل دو ستاره و هندسه مدار آنها دارد.
۳. تلسکوپ تس چگونه میتواند لرزشهای کوچک ستارهای را تشخیص دهد؟
تلسکوپ تس با ثبت مداوم منحنیهای نوری، دقت بسیار بالایی در اندازهگیری زمان گرفتگیهای ستارهای دارد. وقتی یک سیاره در مدار حضور دارد، مرکز جرم سیستم را جابجا کرده و باعث میشود ستارهها کمی دیرتر یا زودتر از مقابل هم عبور کنند. این تأخیرهای میلیثانیهای توسط الگوریتمهای پیشرفته ریاضی شناسایی و به عنوان وجود سیاره تفسیر میشوند.
۴. تفاوت اصلی یک «کوتوله قهوهای» با یک سیاره غولپیکر چیست؟
کوتولههای قهوهای اجرامی هستند که جرمشان بین ۱۳ تا ۸۰ برابر مشتری است و در مرز بین سیاره و ستاره قرار دارند. آنها بر خلاف سیارات، پتانسیل اندکی برای همجوشی دوتریوم دارند اما نمیتوانند مانند خورشید همجوشی هیدروژن انجام دهند. تشخیص این دو از هم در فواصل دور تنها با اندازهگیری دقیق جرم و تحلیل طیف نوری امکانپذیر است.
۵. چرا کشف این ۲۷ مورد جدید برای اخترشناسان یک موفقیت بزرگ محسوب میشود؟
پیش از این تعداد سیارات دوتایی شناخته شده بسیار کم بود و این باعث میشد آمار دقیقی از فراوانی آنها نداشته باشیم. با افزایش دو برابری این آمار، دانشمندان اکنون میتوانند مدلهای تکامل منظومهها را با دقت بیشتری بازنویسی کنند. این کشف ثابت میکند که تکنولوژیهای فعلی ما پتانسیل شناسایی هزاران جهان مشابه دیگر را نیز دارند.
۶. آیا ممکن است در اطراف این غولهای گازی، قمرهایی شبیه به زمین وجود داشته باشد؟
در علم اخترشناسی، وجود قمرهای زیستپذیر (Exomoons) در اطراف سیارات غولپیکر یک فرضیه بسیار قدرتمند است. اگر این سیارات در منطقه حیات منظومه خود باشند، قمرهای آنها میتوانند جو و آب مایع داشته باشند. تلسکوپ جیمز وب در حال حاضر یکی از اصلیترین ابزارهایی است که برای جستجوی این قمرها در چنین سیستمهایی به کار گرفته میشود.
۷. فاصله ۶۵۰ سال نوری به چه معناست و آیا میتوانیم روزی به آنجا برسیم؟
این فاصله به این معناست که نوری که امروز از آن سیاره میبینیم، ۶۵۰ سال پیش از آنجا ساطع شده است. با تکنولوژیهای فعلی بشر، سفر به این فواصل هزاران سال به طول میانجامد و در حال حاضر غیرممکن است. اما اهمیت این کشف در مطالعه فیزیک دوردستها و شناخت جایگاه ما در کل کیهان نهفته است.
۸. آیا خورشید ما هم ممکن بود جفتی داشته باشد؟
برخی نظریات پیشنهاد میدهند که خورشید در ابتدای تولد خود یک برادر دوقلو به نام نِمِسیس داشته که بعدها از منظومه جدا شده است. اکثر ستارهها در سحابیهای زایشی به صورت جفت متولد میشوند و تکستاره بودن خورشید ما یک مورد نسبتاً خاص است. این موضوع باعث شده تا منظومه شمسی ما دارای مدارهای سیارهای بسیار پایدار و دایرهای شکل باشد.
۹. اتمسفر سیارهای با دو خورشید چه ویژگیهای منحصر به فردی دارد؟
تابش دو ستاره با طیفهای نوری متفاوت میتواند باعث واکنشهای شیمیایی پیچیدهای در جو سیاره شود. برای مثال، اگر یکی از ستارهها پیر و قرمز و دیگری جوان و آبی باشد، رنگ آسمان و فرآیند فوتوسنتز گیاهان (در صورت وجود) کاملاً متفاوت خواهد بود. بادهای ستارهای دوگانه نیز میتوانند شکل اتمسفر را دچار کشیدگیهای نامتقارن کنند.
جمعبندی نهایی
کشف ۲۷ سیاره جدید که در آغوش دو خورشید میرقصند، نقطه عطفی در تاریخ اخترشناسی مدرن است که نشان میدهد تخیلات انسانی اغلب ریشه در واقعیتهای پنهان کیهان دارند. این پژوهش نه تنها تعداد جهانهای دوتایی شناخته شده را دو برابر کرد، بلکه کارآمدی روشهای نوین در تحلیل دادههای فضایی را به اثبات رساند. ما اکنون میدانیم که تاتویینهای واقعی در پهنه کهکشان پراکندهاند و منظومه شمسی ما با تکستارهاش، شاید یک مدل معمولی در جهان نباشد. این یافتهها مسیر را برای جستجوی حیات در محیطهای پیچیدهتر هموار کرده و به ما یادآوری میکنند که برای درک عظمت هستی، باید فراتر از مدارهای آشنای خود قدم برداریم. آینده علم، پر از غروبهایی است که هنوز ندیدهایم.
منبع