روش‌های کشف سیارات فراخورشیدی (بخش دوم)

Credits: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech
190

سیارات فراخورشیدی

این روزها اخبار زیادی راجع به کشف سیارات فراخورشیدی مختلف می‌شنویم و این بخش از علم نجوم به حوزه‌ای فعال و هیجان‌انگیز تبدیل شده است. جالب است بدانید اولین سیارهٔ فراخورشیدی حدود ۲۰ سال پیش کشف شد و امروز کشف بیش از ۳۰۰۰ سیاره‌ٔ فراخورشیدی تایید شده است. این سیارات با روش‌های مختلفی آشکار شده‌اند که در این مقاله به بررسی آن‌ها می‌پردازیم.

Credits: NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

بخش اول این مجموعه مقالات را می‌توانید در این جا مطالعه کنید.

ریزهمگرایی گرانشی

طبق نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین هر جرمی در ساختار فضا-زمان خمیدگی ایجاد می‌کند. حال اگر جرمی در راه یک ستاره( یا هر جرم دیگری) و ناظر قرار داشته باشد، خمیدگی فضا-زمان در اطراف جرم پیش‌زمینه می‌تواند نور جرم دورتر را منحرف و تقویت کند تا ناظر آن را به گونه‌ای دیگر ببیند. به عبارتی چیزی شبیه به کاری که یک عدسی انجام می‌دهد. از این رو به این پدیده عدسی گرانشی یا همگرایی گرانشی می‌گویند.

خمیدگی فضا زمان در اطراف سیارات فراخورشیدی هم می‌تواند باعث ایجاد پدیده‌ی همگرایی گرانشی شود. با این تفاوت که به دلیل جرم کم سیارات اثر این پدیده کم خواهد بود و به همین دلیل به ریزهمگرایی گرانشی معروف است.

در انیمیشن زیر می‌توانید سازوکار این پدیده را بهتر ببینید. ستاره‌ی میزبان سیاره تاثیر بیشتری روی نور ستاره‌ی دوردست می‌گذارد. اما همان‌طور که در نمودار می‌بینید تاثیر سیاره‌ی فراخورشیدی نیز قابل اندازه‌گیری است.

 

روش دوپلر

جرم بیشتر و در پی آن گرانش قوی‌تر ستاره نسبت به سیاره باعث می شود در یک منظومه‌ی‌ ستاره‌ای سیارات به دور ستاره‌ی مرکزی حرکت کنند. اما این همه‌ی ماجرا نیست. گرانش سیاره‌ هر مقدار هم که کم باشد باعث تغییراتی در حرکت ستاره می‌شود و در واقع ستاره و سیاره به دور یک مرکز جرم مشترک می‌گردند. بنابراین اگر ستاره‌ای چنین حرکات منظمی داشته باشد می‌توان احتمال داد که سیاره‌ای به دور آن می‌گردد که گرانشش باعث این حرکات شده است.

اما رصد جابه‌جایی اندک ستاره در چنین شرایطی کار آسانی نیست و سازوکار دیگری برای کشف سیارات با این روش وجود دارد. احتمالا با اثر دوپلر آشنا هستید. پدیده‌ای که بر اساس آن با کم و زیاد شدن فاصله‌ی چشمه‌ی موج، طول موج دریافتی از آن برای ناظر تغییر می‌کند. مثال معروف این پدیده رد شدن یک ماشین پلیس از کنار شماست. با تغییر فاصله‌ی ماشین از شما صدای آژیر آن به‌صورت متفاوتی به گوش‌تان می‌رسد. این تغییر طول موج در نور هم دیده می‌شود. به‌طور مثال هرچه چشمه‌ی موج از شما دورتر شود طول موج آن بلندتر می‌شود و به سمت قرمز طیف می رود. پدیده‌ای که آن را با عنوان انتقال به سرخ می‌شناسیم. در آن سو با نزدیک شدن چشمه‌ی موج طیف نور به سمت آبی متمایل می‌شود که به آن انتقال به آبی می‌گویند.

با بررسی ستاره و تغییرات طول موج آن می‌توان به حضور سیاره‌ای در اطراف آن ستاره پی برد. این روش یکی از راه‌های موفق کشف سیارات فراخورشیدی بوده و اغلب از آن برای تایید داده‌های دیگر نیز استفاده می شود. انیمیشن زیر به خوبی چگونگی رخ دادن اثر دوپلر در یک منظومه‌ی ستاره‌ای را نشان می‌دهد.

 

استرومتری (Astrometry)

در توضیحات مربوط به روش کشف سیارات فراخورشیدی با استفاده از اثر دوپلر دیدیم که گرانش سیاره می‌تواند باعث جابه‌جایی ستاره‌ی میزبان شود و تغییراتی را در حرکت آن ایجاد کند. بهره‌گیری از روش دوپلر یکی از راه‌های فهمیدن این لغزش‌هاست. راه دیگر بررسی تغییر مکان ستاره نسبت به ستاره‌های اطرافش است.

کشف سیارات با استفاده از تعیین مکان دقیق ستاره و آشکارسازی تغییرات کوچک آن کار بسیار سختی است، چرا که جابه‌جایی ستاره بر اثر گرانش سیاره بسیار اندک است. دانشمندان برای بررسی احتمال وجود سیارات فراخورشیدی با این روش تعدادی عکس از یک ستاره و ستاره‌های اطرافش می‌گیرند و با مقایسه‌ی عکس‌ها با هم متوجه تغییر مکان ستاره‌ی مورد نظر می‌شوند. اگر چنین تغییری مشاهده شد می‌توان آن را نشانه‌ای از حضور یک سیاره‌ی فراخورشیدی دانست.

روش استرومتری نیازمند اپتیک بسیار دقیق است. همچنین انجام دادن این روش با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی کار سختی است؛ چرا که اغتشاشات جو تا حدی دقت کار را پاین می‌آورد. انیمیشن زیر سازوکار این روش را به شکلی ساده نمایش می‌دهد.

 

تا کنون تنها یک سیاره با این روش کشف شده است!

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.