استراتژی جدید جستجوی برون سیاره‌ای ادعای اولین کشف را دارد

نقاشی یک سیاره و یک ستاره. این سیاره درست در لبه منطقه قابل سکونت خود، منطقه‌ای که در آن آب مایع می‌تواند وجود داشته باشد، به دور ستاره میزبان خود، کوتوله M تیره، می‌چرخد.ماه ایو (Io) مشتری - آتش‌فشانی‌ترین جهان منظومه شمسی- الهام‌بخش راهی جدید برای پیدا کردن سیارات خارجی دور شده است. در حالی که ماه به دور مشتری می‌چرخد، بر روی میدان مغناطیسی زمین چنگ می‌اندازد و در اتمسفر مشتری، شفق‌های قطبی (Aurora) روشن ایجاد می‌کند. حتی اگر خود ایو را هم نمی‌توانستیم ببینیم، آن شفق‌های قطبی عظیم که با ضربان جسمی که در حال گردش بود می‌تپید، به ما می‌گفت که چیزی آن بیرون است.دانشمندان از مدت‌ها پیش گمان می‌کردند که فرآیند مشابهی ممکن است با سیاره‌های دور دست و ستاره‌هایی که در مدار هستند، کار کند. اکنون، برای اولین بار، ستاره‌شناسان می‌گویند که آن‌ها یک اگزوسیاره را با نقشه‌برداری از شفق‌های قطبی ستاره میزبان آن کشف کرده‌اند و فصل جدیدی را در تلاش برای نقشه‌سازی قفس کهکشانی دنیاهای پنهان باز کرده‌اند.در مطالعه جدید، که دیروز در Nature طبیعت منتشر شد، محققان از مجموعه‌ای از تقریبا ۲۰۰۰۰ آنتن رادیویی کوچک که در سراسر اروپا پخش شده‌بودند، استفاده کردند تا شعله‌های آشکار ستاره را شناسایی کنند. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که منورها تنها می‌توانند توسط یک سیاره سنگی به اندازه زمین که بین یک تا پنج روز طول می‌کشد تا به دور ستاره گردش کنند، تولید شوند. چنین سیاره‌ای دقیقا در لبه منطقه قابل سکونت ستاره خواهد بود، جایی که دما برای آب مایع مناسب است.همانند بسیاری از تکنیک‌های جدید، این روش نیز وعده اکتشافات بیشتری را می‌دهد. جاناتان نیکولز، یک فیزیکدان نجومی در دانشگاه لیکستر که در این تحقیق شرکت نداشته است گفت: «این می‌تواند راهی برای کشف اگزوسیاره‌های بیشتری نسبت به روش‌های سنتی باشد. این می‌تواند راهی برای بررسی انواع سیستم‌هایی باشد که معمولا مشاهده آن‌ها بسیار دشوار است.»شعله تل‌تال (Telltale Flare)این بینش که به کشف جدید اجازه می‌داد، خیلی به خانه نزدیک‌تر شد. در اطراف مشتری، Io گازی را که با ذرات باردار متراکم است، فوران می‌دهند. همانطور که ماه در اطراف سیاره میزبانش می‌چرخد، این گاز باردار در طول خطوط میدان مغناطیسی مشتری حرکت می‌کند، نیکولز که میدان های مغناطیسی مبتنی بر فضا را مطالعه می‌کند، می‌گوید: «مثل بلند کردن سیم‌های گیتار.» امواج ایجاد شده توسط این پلاک‌ها از طریق خطوط میدانی و به درون سیاره حرکت می‌کنند، جایی که آن‌ها از خود تشعشعات رادیویی منتشر می‌کنند که با چرخش ماه به دور مشتری رخ می‌دهد.همان طور که در این دو تصویر از فضاپیمای گالیله دیده می‌شود، ماه مشتری Io دست‌خوش فوران‌های آتش‌فشانی شدیدی می‌شود. جریان گدازه از این فوران‌ها می‌تواند بیش از ۶۰ کیلومتر (چپ)طول بکشد در حالی که پره‌ای گاز و گرد و غبار بر فراز این سیاره (راست)بلند می‌شوند. هر ثانیه، میدان مغناطیسی مشتری حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم ماده از Io خارج می‌کند.نویسندگان مقاله جدید مشکوک هستند که آن‌ها یک برداشت مشابه را می‌بینند - اما این یکی سیاره‌ای است که خطوط میدان مغناطیسی یک ستاره را در خود جای داده‌است.این گروه کار خود را با تجزیه و تحلیل نقشه آسمان ایجاد شده توسط آرایه فرکانس پایین یا LOFAR، مجموعه‌ای از آنتن‌های رادیویی کوچک که می‌توانند به عنوان یک ظرف بزرگ ۱۵۰۰ کیلومتری عمل کنند، آغاز کرد. LOFAR یک دهه است که آسمان را بررسی می‌کند؛ در این زمان، اطلاعات کافی برای دیدن اشیا ضعیف‌تر از هر بررسی رادیویی قبلی جمع‌آوری کرده‌است.هارش ودانتام، ستاره‌شناس در موسسه اخترشناسی رادیویی هلند و مولف اصلی در مقاله جدید گفت: «وقتی عمیق‌تر می‌شوید، چیزهای جدیدی پیدا می‌کنید.» ودانتام و تیمش تمام تشعشعات رادیویی مشاهده‌شده توسط LOFAR را نقشه‌برداری کردند. سپس آن‌ها این نقشه را با نقشه دیگری پوشاندند - این یکی از ستارگان در کهکشان راه شیری، ساخته‌شده توسط تلسکوپ فضایی گایا. سپس آن‌ها از منابعی که از ستاره‌ها به جای اشیا دور مانند کهکشان‌ها به دست آمده‌اند، استفاده کردند.با انجام این کار، آن‌ها GJ ۱۱۵۱، ستاره ضعیفی را یافتند که به طرز شگفت آوری دارای انتشار با طول عمر بالا بود. GJ ۱۱۵۱ متعلق به گروهی از ستارگان به نام کوتوله‌های M است که کوچک، تیره و به شدت رایج هستند - آن‌ها تقریبا ۷۰ % از کل ستارگان در کهکشان راه شیری را تشکیل می‌دهند. کوتوله‌های M اغلب از نظر مغناطیسی فعال هستند. بسیاری از آن‌ها به سرعت می‌چرخند و گاهی تنها در عرض چند ساعت به دور خود می‌چرخند. این چرخش می‌تواند شفق‌های قطبی را تولید کند.اما GJ ۱۱۵۱ یک ستاره ساکت‌تر است که نسبت به خواهران و برادران خود کم‌تر مستعد انفجار است. و فعالیت روشن رادیویی که تیم ودانتام مشاهده کرد حداقل هشت ساعت طول کشید. چنین شعله گسترده‌ای نمی‌توانست از درون خود ستاره بیرون بیاید.ذرات باردار شده از ماه مشتری در امتداد خطوط میدان مغناطیسی این سیاره حرکت می‌کنند و شفق را در قطبین خود ایجاد می‌کندشعله رادیویی خاصیت شگفت‌انگیز دیگری نیز داشت. به نظر می‌رسد که نور آن توسط الکترون‌هایی که در یک دایره حرکت می‌کردند، ایجاد شده‌است. این چیزی نیست که برای یک اشعه خورشیدی معمولی انتظار می‌رود. با این حال، اگر انفجار ذرات باردار یک سیاره که در میدان مغناطیسی ستاره حلقه زده‌اند، رخ دهد، منطقی به نظر می‌رسد.در نتیجه، این تیم به این نتیجه رسید که منبع تشعشعات رادیویی قوی یک سیاره در اندازه زمین پنهان است. گرگ هالینان، ستاره‌شناس در موسسه تکنولوژی کالیفرنیا که بخشی از این تحقیق نیست گفت: «من فکر می‌کنم که این گروه کار بسیار خوبی با فرآیند حذف انجام داده‌است، بهترین سناریوی باقی مانده که می‌تواند آنچه که آن‌ها می‌بینند را توضیح دهد - یک سیاره مداری.»با این حال، همه کاملا متقاعد نشده اند. اوجنیا شکولنیک، فیزیکدان نجومی که در حال مطالعه بر هم کنش‌های ستاره - سیاره در دانشگاه ایالتی آریزونا است، اشاره می‌کند که مطالعات زیادی در مورد کوتوله‌های M در فرکانس‌های پایین نگاشت شده توسط LOFAR وجود ندارد. او گفت: «واقعیت این است که ما فقط نمی‌دانیم ستاره‌ها در این فرکانس‌ها، در این بازه‌های زمانی چه می‌کنند. بله، این کار باعث می‌شود که این یک اشعه عمومی نباشد، اما به این معنی نیست که نمی‌تواند یک اشعه فوق‌العاده بزرگ باشد که واقعا نادر است»چند روش ممکن برای تایید این مساله وجود دارد که منور از یک سیاره خارجی می‌آید. محققان می‌توانند به نظارت بر امواج رادیویی GJ ۱۱۵۱ ادامه دهند. هالی نان گفت: «اگر آن‌ها سه یا چهار انفجار دیگر را در یک برنامه منظم پیدا کنند - شاید یک انفجار برای هر انقلاب سیاره - این "استاندارد طلایی" خواهد شد»یا آن‌ها می‌توانند از یکی از روش‌های شکار سیاره استفاده کنند، هر چند که هر کدام محدودیت‌هایی دارند. روش سرعت شعاعی برای کشش گرانشی یک سیاره بر روی ستاره میزبان خود نگاه می‌کند، اما این روش برای سیارات بسیار بزرگ با اندازه مشتری بهتر عمل می‌کند. با‌این‌حال، روش انتقال به دنبال یک فرود در نور ستاره‌ که زمانی رخ می‌دهد که یک سیاره بین ستاره و زمین عبور می‌کند، می‌باشد. در این حالت، سیاره و ستاره باید به طور مستقیم با خط دید ما هم تراز شوند و تخمین‌ها نشان می‌دهند که کم‌تر از ۱ % سیاره‌ها کاملا جهت گیری شده‌اند.هریش ودانتام، ستاره‌شناس در موسسه اخترشناسی رادیویی هلند، تیمی را رهبری کرد که از تشعشعات رادیویی یک ستاره برای کشف یک اگزوسیاره استفاده می‌کردند.تا کنون، تایید این تکنیک‌های مکمل مشکل بوده‌است. در یک مقاله مرتبط، که دیروز در مجله نامه‌های فیزیک نجوم منتشر شد، ودانتام و همکارانش گزارش می‌دهند که آن‌ها نمی‌توانند هیچ سیاره‌ای را در اطراف GJ ۱۱۵۱ با استفاده از روش سرعت شعاعی با یک ابزار اختصاصی شکار سیاره در جزایر قناری بیابند. نتیجه نشان می‌دهد که هر سیاره‌ای باید کوچک‌تر از جرم پنج زمین باشد. یکی دیگر از پروژه‌های سیاره شکاری، کارمنز، بیش از ۳۰۰ میلیون کوتوله از جمله GJ ۱۱۵۱ را مورد مطالعه قرار داده‌است. کارمنز باید حتی به دنیاهای کوچک‌تر هم حساس باشند، اما بررسی هنوز کامل نیست. و (ودانتام فت که حتی اگر (کارمنز) سیاره را در اطراف (GJ ۱۱۵۱) نبیند، این کار سقف پایینی را بر روی حجم احتمالی آن قرار خواهد داد.محدودیت‌های تکنیک‌های دیگر نشان می‌دهد که چرا یک روش کاملا جدید برای یافتن سیارات خارجی بسیار مناسب است. سیارات زمینی در اطراف کوتوله‌های M بسیار رایج‌تر از اطراف غول‌های گازی هستند، که نشان می‌دهد LOFAR می‌تواند تعاملات سیاره - ستاره بیشتری پیدا کند.چاپ‌شده در: مجله Quanta به تاریخ ۱۸ فوریه ۲۰۲۰نویسنده: Nola Taylor Reddلینک مقاله اصلی: https://www.quantamagazine.org/new-exoplanet-search-strategy-claims-first-discovery-20200218/این مقاله توسط ربات هوشمند ترجمه انگلیسی به فارسی مقالات علمی و به صورت خودکار ترجمه شده و می‌تواند به صورت محدود دارای اشکالات ترجمه باشد.