سیاره فراخورشیدی

450px
یک تصویر خیالی از یک سیاره فراخورشیدی.
سیاره فراخورشیدی یا سیاره غیرخورشیدی سیاره‌ای است که خارج از سامانه خورشیدی قرار دارد و به دور یک ستاره (غیر از خورشید) در حال گردش‌است. نخستین شناسایی علمی وجود یک سیاره فراخورشیدی در سال ۱۹۸۸ انجام شد با این حال، نخستین تایید در سال ۱۹۹۲ صورت گرفت. از آن به بعد، و تا اول مه ۲۰۱۷، شمار سیارگان فراخورشیدی شناسایی شده ۳،۶۰۸ سیاره بوده که ۲۷۰۲ سیاره در ۶۱۰ سامانه سیاره‌ای مختلف، تایید نیز شده. و این تعداد روز به روز در حال افزایش است.
مطالعه سیاره‌های فراخورشیدی جزو موضوعات نوین در دانش اخترشناسی‌است و شامل دو شاخه کلی کشف و شخصیت پردازی این‌گونه سیاره می‌شود. نخستین سیاره فراخورشیدی در اوایل دهه ۹۰ میلادی کشف شد و از سال ۲۰۰۲ علاوه بر کشف، بررسی شخصیت پردازی این سیاره‌ها نیز آغاز شد.
رصدهای زمینی و فضایی سیارات فراخورشیدی به دو دلیل عمده کار چندان آسانی نیست. نخست اینکه سیارات به‌طور کلی نسبت به ستارگان اندازه‌های بسیار کوچکی دارند و سیارات فراخورشیدی در فاصله‌های بسیار دوری از زمین واقع اند. دیگر اینکه سیارات با ستاره میزبانشان اختلاف درخشندگی فوق‌العاده زیادی دارند. وابسته به‌نوع ستاره و اندازه و دمای سیاره، ستاره می‌تواند از حدود ۱۰۰۰ تا یک میلیون برابر پرفروغ‌تر از سیاره‌های پیرامون خود باشد؛ بنابراین تفکیک نور بازتاب شده از سیاره از نور ستاره بسیار مشکل‌است. به عنوان یک تشبیه، رصد یک سیاره غول‌پیکر مانند مشتری در مدار نزدیکترین ستاره‌ها به خورشید، مانند این‌است که در تهران بایستیم و بخواهیم سر یک مورچه، که در جزیره کیش در حال راه رفتن در کنار یک نورافکن به شدت پرنور را مشاهده کنیم!
با وجود تمام این سختی‌ها، اخترشناسان توانسته‌اند روش‌ها و ابزارهایی برای آشکارسازی و مطالعه خصوصیات سیارات فراخورشیدی ابداع کنند. تاکنون حدود شش روش آشکارسازی یافت شده که به‌استثنای یکی، در بقیه سیاره به‌روش غیر مستقیم بررسی می‌شود.
روش‌های آشکارسازی
۶ روش کلی برای کشف سیارات فراخورشیدی وجود دارد:
روش تصویربرداری مستقیم
روش سرعت شعاعی
روش گذر
روش اخترسنجی
روش ریز لنز گرانشی
روش زمان‌سنجی تپ اختری
روش تصویر برداری مستقیم:
روش تصویربرداری مستقیم، تنها روش است که در آن سیاره به‌طور مستقیم رصد می‌شود.
این روش برای سیارات جوان و داغی مناسب‌است که به‌اندازه کافی از ستاره میزبان خود دور هستند. تعداد سیاراتی که با این متد کشف شده‌اند زیاد نیست. در حال حاضر با پیشرفت روش‌ها کرونوگرافی استفاده از این روش در حال افزایش‌است.
در باقی روش‌ها سیاره فراخورشیدی به‌طور مستقیم دیده نمی‌شود و تنها می‌توان با رصد ستاره میزبان و مشاهده تاثیرات گرانشی یا تغییرات نوری‌ای که سیاره بر روی آن می‌گذارد، به‌طور غیرمستقیم، به‌وجود سیاره پی برد.
روش سرعت شعاعی:
تاکنون سرعت شعاعی موفق‌ترین روش در کشف سیاره‌های فراخورشیدی بوده‌است. حدود نیمی از آنها بااین روش کشف شده‌اند. در یک سیستم ستاره‌ای، این تنها سیاره نیست که در حال حرکت در مدارش است، بلکه ستاره و سیاره، هر دو به دور مرکز جرم مشترکشان در حال گردش هستند. چون مرکز جرم این سیستم به مرکز ستاره بسیار نزدیک‌است، مدار ستاره بسیار کوچک است که موجب حرکت نوسانی ریزی در ستاره می‌شود. این حرکت نوسانی باعث ایجاد پدیده داپلر می‌شود و با اندازه‌گیری انتقال به سرخ در طیف ستاره قابل اندازه‌گیری‌است.
این روش برای سیارات سنگین و بزرگی مناسب‌است که به ستاره میزبان خود بسیار نزدیک هستند.
روش گذر:
اساس این روش مانند مطالعه ستاره‌های دوتایی گرفتی است. در برخی موارد، هنگامی که زاویه اینکلینشن مدار نزدیک به ۹۰ درجه است. پدیده گذر روی می‌دهد که درآن سیاره از دید ما از روی دیسک ستاره میزبان عبور می‌کند. در نتیجه این گذر مقداری از نور ستاره مسدود می‌شود و روشنایی ظاهری ستاره تغییر می‌کند. اگر در اندازه‌گیری‌های فتومتری، تغییر نوری در ستاره ایجاد شود، می‌تواند مدرکی از وجود یک سیاره در اطراف آن باشد. هرچند برای تایید قطعی کشف سیاره، به رصدهای پشتیبان نیازاست. روش گذر دومین روش موفق در کشف سیارات فراخورشیدی و نیز نخستین متد موفق در شخصیت‌پردازی سیارات‌است.
اندازه و دیگر کمیت‌ها
بسیاری از آن‌ها بزرگ‌تر از سیاره مشتری هستند. در سال‌های اخیر با بهبود فناوری رصدی، ۱۳ سیاره فراخورشیدی هم‌اندازه با کره زمین نیز کشف شده‌است.
در میان سیاره‌های فراخورشیدی نمونه‌های شگرفی دیده می‌شوند، برای نمونه سیاره‌ای مشابه به سیاره کوروت- ۷بی (COROT-7b) در ۲۶۰ سال نوری از زمین وجود دارد که سرعت گردش آن به دور ستاره مادر چنان بالاست که هر سال در این سیاره تنها سه روز به درازا می‌کشد.
دانشمندان بر این باورند که سیاره‌های بیشماری بوده یا هستند که توسط ستاره خود فرو بلعیده شده یا از مدار و منظومه خود به بیرون پرت شده و در فضای خالی سرگردان گشته‌اند.
در ۲ ژانویه ۲۰۱۳ پژوهشگران و ستاره‌شناسان موسسه فناوری کالیفرنیا اعلام کردند که در کهکشان راه شیری به ازای هر ستاره دست کم یک سیاره موجود است. این موسسه تعداد سیاره‌های فراخورشیدی را ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد عدد، برآورد کرده‌است. پژوهش بر روی سیاره‌های ستاره کپلر ۳۲ نشان می‌دهد که سامانه‌های سیاره‌ای ممکن است الگو و قاعده‌ای برای ستاره‌های کهکشان راه شیری به‌شمار بروند.
در سال ۲۰۱۳ ستاره‌شناسان مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین در گزارش خود اعلام کردند دست کم ۱۷ میلیارد سیاره فراخورشیدی زمین‌سان در کهکشان راه شیری مستقر می‌باشد.
ستاره‌شناسان ماموریت کپلر می‌گویند سیاره‌ای فراخورشیدی همانند زمین موجود است که در قابل سکونت ستاره خود قراردارد. دانشمندان می‌گویند این سیاره که به اسم کپلر ۶۹سی نامیده شده همانند سیاره‌های سامانه خورشیدی در مداری ویژه پیرامون ستاره‌ای می‌چرخد. این سیاره فراخورشیدی احتمالا نخستین سیاره‌ای‌است که در آن زندگی خارج از زمین وجود دارد.
اولین کشف‌ها
در سال ۱۹۹۲ یک ستاره‌شناس لهستانی به نام الکساندر ولستکان، نخستین سیاره فراخورشیدی را در پیرامون تپ اختر PSR 1257+12 کشف کرد. این کشف سریعا مورد تایید قرار گرفت و به عنوان نخستین کشف سیاره فراخورشیدی تایید شده، شناخته شد. سیاره بعدی در ۶ اکتبر ۱۹۹۵ توسط تیمی به سرپرستی میشل مایور از دانشگاه ژنو، به دور ستاره رشته اصلی، ۵۱ پگاسوس صورت گرفت.
عنوان
سیاره
ستاره
سال
یادداشت
اولین سیاره کشف‌شده
PSR B1257+12B, C
پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲
۱۹۹۲
اولین سیاره فراخورشیدی کشف شده
نکته۱: یک سیاره فراخورشیدی قبلا در کنار گاما نهنگ کشف شده‌بود.
نکته ۲: HD 114762b در سال ۱۹۸۶ کشف شده بود اما تا سال ۱۹۹۶ تایید نشد.
اولین سیاره کشف شده بر اساس روش
روش اندازه‌گیری زمان
PSR B1257+12B, C
پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲
۱۹۹۲
روش اندازه‌گیری سرعت شعاعی
51 Pegasi b
۵۱ پگاسوس
۱۹۹۵
روش انتقال
OGLE-TR-56b
اوجی‌ال‌ای-تی‌آر-۵۶
۲۰۰۲
نکته: The first discovered transiting planet was HD 209458b, which had already been discovered.
روش لنز گرانشی
OGLE-2003-BLG-235Lb
OGLE-2003-BLG-235L/MOA-2003-BLG-53L
۲۰۰۴
اولین کشف‌ها بر اساس نوع سیستم
اولین سیاره کشف شده در کنار ستاره منفرد
PSR B1257+12 B, C
پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲
۱۹۹۲
first extrasolar planets discovered
Note 1: HD 114762b was discovered in 1989, but was not confirmed as a planet before 1996.
اولین سیاره کشف شده آزاد
S Ori 70
n/a
۲۰۰۴
has mass of 3 M Jupiter , needs confirmation
Note: Free-floating objects are not usually considered planets.
اولین سیاره کشف شده در مجموعه ستاره‌ای
55 Cancri b
۵۵ خرچنگ
۱۹۹۶
55 Cnc has distant red dwarf companion
Note 1: The planet around راعی was already suspected in 1988.
Note 2: راعی is the first relatively close binary with a planet.
First planet orbiting multiple stars discovered
PSR B1620-26c
PSR B1620-26
۱۹۹۳
orbits pulsar - white dwarf pair
اولین مجموعه سیاره کشف شده
PSR 1257+12A, B, C
PSR 1257+12
۱۹۹۲
a تپ‌اختر planetary system
اولین سیاره کشف شده در خوشه ستاره‌ای
PSR B1620-26c
PSR B1620-26
۱۹۹۳
در مسیه ۴
اولین کشف‌ها بر اساس نوع ستاره
اولین سیاره تپنده
PSR B1257+12 B, C
پی‌اس‌آر بی۱۲۵۷+۱۲
۱۹۹۲
اولین سیاره که ستاره‌اش در رشته اصلی است
51 Pegasi b
۵۱ پگاسوس
۱۹۹۵
اولین سیاره که ستاره‌اش کوتوله قرمز است
Gliese 876b
گلیز ۸۷۶
۱۹۹۸
اولین سیاره که ستاره‌اش یک ستاره غول است
Iota Draconis b
ذیخ
۲۰۰۲
اولین سیاره که ستاره‌اش یک کوتوله سفید است (تایید در ۲۰۰۳)
PSR B1620-26c
پی‌اس‌آر بی۱۶۲۰-۲۶
۱۹۹۳
in December 2007, جی‌دی ۶۶ was discovered orbiting a solitary white dwarf star جی‌دی ۶۶, but has not been confirmed
اولین سیاره که ستاره‌اش یک کوتوله قهوه‌ای است
2M1207b
۲ام۱۲۰۷
۲۰۰۴
first directly imaged planet
First free-floating planet discovered
S Ori 70
n/a
۲۰۰۴
has mass of 3 M Jupiter , needs confirmation
Note: Free-floating objects are not usually considered planets.
اولین بر اساس نوع سیاره
first cool, possibly rocky/icy planet around main-sequence star
OGLE-2005-BLG-390Lb
اوجی‌ال‌ای-۲۰۰۵-بی‌ال‌جی-۳۹۰ال
۲۰۰۶
اولین‌های دیگر
First transiting planet
HD 209458b
اچ‌دی ۲۰۹۴۵۸
۱۹۹۹
Note: OGLE-TR-56b is the first planet found by transit method.
First directly imaged planet
2M1207b
۲ام۱۲۰۷
۲۰۰۴
first planet found around brown dwarf
علائم و اختصارات
حروف کوچک b بعد از نام ستاره، برای نامگذاری اولین سیاره آن سیستم است مانند (۵۱ Pegasi b). برای نامگذاری دومین سیاره کشف شده در یک سیستم، از حرف کوچک (c) استفاده می‌شود، مانند، (۵۱pegasi c)و سومین سیاره کشف شده آن سیستم (۵۱pegasi d) و به همین ترتیب. از حرف a استفاده نمی‌شود زیرا به خود ستاره بر می‌گردد.
ترتیب حروف کوچک … ,a،b,c به ترتیب زمان کشف، بر روی سیارات یک سیستم گذاشته می‌شود نه به ترتیب نزدیکی به ستاره. به‌طور مثال در سیستم Gliese 876 نزدیکترین سیاره به آن Gliese 876 d می‌باشد. قبل از کشف ۵۱pegasi b سیارگان فراخورشیدی به ترتیب نزدیکی به ستاره مادر نامگذاری می‌شدند: برای مثال PSR1257+12 c و PSR1257+12 b :کشف شدند PSR۱۲۵۷+۱۲ اولین سیاره‌هایی که اطراف تپ اختر بودند. سیاره نزدیکتری که بعدا کشف شد، PSR1257+12 a نام گرفت نه PSR1257+12 d. بعضی از سیاره‌های فراخورشیدی نیز اسم‌های مستعار دارند. به‌طور مثال HD 209458 b، اوزیریس و 51 Pegasi b، بلروفون نام دارند.
رده‌بندی
ستارگان تپنده
ابرزمین
مشتری داغ
غول گازی
سیاره زمین‌سان
سیاره اقیانوسی
سامانه‌ها
ستاره دوتایی
سامانه سیاره‌ای
قمرهای فراخورشیدی
رصدها
جستجوی سیارات فراخورشیدی ژنو
جستجوی هوش فرازمینی (SETI)
فهرست‌ها
فهرست ستارگان دارای سیارات فراخورشیدی