منجمان با استفاده از داده‌های تلسکوپ‌های رصدخانه‌ی جنوبی اروپا(۱)، یک سیاره‌ی زمین‌مانند را در کمربند حیات نزدیک‌ترین همسایه‌ی ستاره‌ای ما، ستاره‌ی پروکسیما-قنطورس، کشف کرده‌اند.
کوتوله‌ی سرخ پروکسیما-قنطورس در فاصله‌ی ۱.۲۹۵ پارسکی (۴.۲۴۳ سال نوری) از ما، نزدیک‌ترین ستاره به خورشید است. این کوتوله‌ی سرخ دمای سطحی بسیار کمی دارد، درخشندگی آن فقط ۱۵ درصد درخشندگی خورشید است، شعاعش ۱۴ درصد و جرمش حدود ۱۲ درصد خورشید ما است. رصدهای اخیر گروهی از منجمان نشان داده است که سیارهای با جرم کمینه‌‌ی ۱.۳ جرم زمین، در فاصله‌ی ۰.۰۵ واحد نجومی، با دوره‌ی گردش ۱۱.۲ روزه در اطراف این ستاره می‌گردد. دمای این سیاره در بازه‌ای است که می‌تواند آب مایع روی سطح آن وجود داشته باشد، در نتیجه این سیاره در کمربند حیات ستاره‌اش قرار دارد. این سیاره «پروکسیما-ب» نامیده می‌شود.
سیاره‌ی پروکسیما-ب با روش طیف‌سنجی دوپلر (روش سرعت شعاعی) کشف شده است. در این روش، گردش سیاره و ستاره به دور مرکز جرمشان باعث می‌شود که خطوط طیفی در طیف ستاره انتقال‌به‌سرخ و انتقال‌به‌آبی پیدا کنند. منجمان از طریق دنبال کردن این جابه‌جایی خطوط طیفی می‌توانند به حضور یک (یا چند) سیاره در منظومه‌ی ستاره‌ای پی ببرند. برای توضیحات بیشتر درباره‌ی این روش و روش‌های دیگر رایج در کشف سیارات فراخورشیدی به این مقاله‌ی اسطرلاب رجوع کنید.
تصویر ۱: مجموعه‌ی تمام رصدهای ستاره‌ی پروکسیما قنطورس که دوره‌ی تناوب ۱۱.۲ روزه‌ی سیاره پروکسیما-ب را نشان می‌دهد. محور عمودی سرعت شعاعی و محور افق فاز زمانی را نشان می‌دهد.
داده‌های استفاده شده در این اکتشاف به دو دسته تقسیم می‌شوند: بخشی از آن‌ها پیش از سال ۲۰۱۶ توسط برنامه‌های رصدی گوناگون جمع‌آوری شده‌اند (داده‌های پیش از ۲۰۱۶) و بخش دیگر مربوط به داده‌های گروه «نقطه‌ی قرمز کمرنگ»(۲) است (داده‌های ۲۰۱۶) که تقریبا هر شب از ۱۹ ژانویه تا ۳۱ مارچ ۲۰۱۶ این ستاره را رصد کرده است. در ابتدا، مولفان پس از تحلیل داده‌های میانگین همه‌ی شب‌های پیش از ۲۰۱۶، دوره‌ی تناوب ۱۱.۲ روزه‌ای پیدا کردند، اما روش‌های متفاوت تخمین نویز داده‌های پیش از ۲۰۱۶ دوره‌ی تناوب‌های کمی متفاوت تولید می‌کرد. تایید یا رد دوره تناوب ۱۱.۲ روزه انگیزه‌ی اصلی ادامه دادن رصدها با گروه «نقطه‌ی قرمز کمرنگ» بود. تحلیل داده‌های جدید ۲۰۱۶ با قطعیت بالا دوره تناوبی برابر ۱۱.۳ روز با خطای ۰.۱ روز را نشان داد. اما این نتیجه به تنهایی نتایج رصدهای پیش از ۲۰۱۶ را تایید نمی‌کرد، تا اینکه مولفان همه‌ی داده‌ها را با هم ترکیب کرده و با قطعیت بالایی دوره‌ی تناوب ۱۱.۲ روزه را در داده‌ها مشاهده کردند. ترکیب این داده‌ها را در تصویر ۱ می‌بینید.
کوتوله‌های سرخ مانند پروکسیما قنطورس فعالیت‌های ستاره‌ای زیادی دارند که می‌تواند تغییرات دوپلری مشابهی را در طیف ستاره به وجود بیاورد. برای اطمینان حاصل کردن از اینکه انتقال دوپلری مشاهده شده ناشی از فعالیت‌های ستاره‌ای نیست، مولفان این ستاره را با دقت زیادی با تلسکوپ‌های دیگر رصد کرده‌اند. تحلیل این رصدها تغییرات دوره‌ای ۱۱.۲ روزه را توجیه نمی‌کرد، و مولفان نتیجه‌گیری کردند که تغییرات ۱۱.۲ روزه باید مربوط به سیاره‌ی پروکسیما-ب باشد.
پروکسیما-ب در مداری به دور ستاره‌اش می‌گردد که از مدار عطارد به خورشید کوچکتر است، با این حال چون ستاره‌ی مادرش درخشندگی بسیار کمتری از خورشید دارد این سیاره در کمربند حیات ستاره‌اش قرار می‌گیرد. در این منطقه دمای سطحی سیاره به اندازه‌ای است که آب به شکل مایع می‌تواند روی سطح آن وجود داشته باشد. اما قابلیت حیات بر روی این سیاره (به معنای اینکه آب مایع و جو داشته باشد) مورد مباحثه است. علل اصلی که ممکن است مانع از شکل‌گیری حیات روی سیاره شود شامل این موارد می‌شود: قفل کشندی(۳) (زمانی که دوره‌ی گردش سیاره به دور ستاره با دوره‌ی چرخش سیاره به دور خودش یکسان شود، مانند شرایط گردش ماه به دور زمین)، میدان مغناطیسی شدید ستاره، و تابش شدید فرابنفش و ایکس ستاره. اما هیچ یک از این موارد به اثبات قطعی نرسیده‌اند. قفل کشندی الزاما مانع از شکل‌گیری جو پایدار نمی‌شود. گرچه میدان مغناطیسی میانگین پروکسیما قنطورس بسیار بیشتر از خورشید است (۶۰۰ گاوس با خطای ۱۵۰ گاوس)، برخی مطالعات نشان می‌دهند که میدان مغناطیسی سیارات قفل‌شده‌ی کشندی می‌تواند آنقدر قوی باشد که نگذارد جو سیاره توسط میدان مغناطیسی ستاره‌اش از بین برود. سیاره‌ی پروکسیما-ب به علت نزدیکی به ستاره‌اش ۴۰۰ بار بیشتر از زمین تابش پرتو ایکس از ستاره‌اش دریافت می‌کند، اما برخی مطالعات نشان داده‌اند که میزان از دست دادن جو توسط این تابش‌ها نسبتا کم است.
دو مقاله‌ی دیگر(۴) همراه با مقاله‌ی اصلی این اکتشاف منتشر شده است که شرایط حیات بر روی این سیاره را بررسی می‌کنند. این مقالات نتیجه‌گیری می‌کنند که احتمال وجود آب مایع در نیمکره‌ای که رو به ستاره است (در حالتی که سیاره در قفل کشندی باشد) یا در منطقه‌ی استوایی سیاره (در حالتی که سیاره در تشدید مداری ۳:۲ باشد) وجود دارد. بزرگترین عدم قطعیت به این برمی‌گردد که سیاره در ابتدای پیدایش چه مقدار آب داشته است.
دانشمندان نحوه‌ی شکل‌گیری این سیاره را نیز بررسی کرده‌اند. دو نظریه برای شکل‌گیری این سیاره در چنین فاصله‌ی کمی از ستاره‌اش وجود دارد: اینکه سیاره در مدارهای دورتر شکل گرفته و بعد به نزدیکی ستاره‌اش مهاجرت کرده یا اینکه خرده‌سنگ‌ها از مدارهای دورتر به نزدیک ستاره آمده‌اند و بعد ترکیب شده و سیاره را تشکیل داده‌اند. کشف سیاره‌ی پروکسیما-ب آغازی برای رصدهای بیشتر و دقیق‌تر با تلسکوپ‌های کنونی و رصدخانه‌های آینده است که دانش ما را درباره‌ی سیارات فراخورشیدی و حیات در آن‌ها بسیار افزایش خواهد داد.
*تصویر بالای صفحه طراحی تخیلی هنرمند از سطح سیاره‌ی پروکسیما-ب است. حق نشر از ESO / M. Kornmesser
(۱) European Southern Observatory, ESO
(۲) Pale Red Dot campaign
(۳) Tidal locking
(۴) لینک مقالات: http://arxiv.org/pdf/1608.06813.pdf و http://arxiv.org/pdf/1608.06827.pdf
عنوان اصلی مقاله: A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri
نویسندگان: Guillem Anglada-Escudé, et al
این مقاله در نشریه‌ی Nature منتشر شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: http://www.nature.com/nature/journal/v536/n7617/full/nature19106.html
گردآوری: آیرین شیوایی
ممنون از اطلاعات خوب و دقیقى که در اختیار گذاشتید
خواهش می‌کنم. ممنون از اینکه سایت ما را دنبال می‌کنید.