عبور سیاره‌ای سنگی و بزرگتر از زمین از مقابل یک ستاره‌ی سرد نزدیک

0 0 0 0

توسط آزاده کیوانی , 24 آوریل 2017

ستاره‌های کوتوله‌ی اِم^۱، جرمی کم‌تر از ۶۰٪ جرم خورشید دارند و ۷۵٪ جمعیت ستاره‌های کهکشان را شامل می‌شوند. جو سیارات هم‌اندازه‌ی زمین که حول این ستاره‌ها می‌چرخند، هنگام گذر، توسط طیف‌سنجی قابل مشاهده است. نتایج آماری نشان می‌دهند که نزدیک‌ترین سیاره‌ی گذری هم‌اندازه‌ی زمین که در کمربندحیات یک ستاره‌ی کوتوله‌ی اِم است، احتمالا حدود ۱۰.۵ پارسک از ما فاصله دارد. یک سیاره‌ی معتدل حول پروکسیما قنطورس (نزدیک‌ترین کوتوله‌ی اِم به ما) کشف شده است ولی به احتمال زیاد از مقابل پروکسیماقنطورس گذر نمی‌کند و جرم واقعیش نامشخص است. هفت سیاره‌ی هم‌اندازه‌ی زمین نیز اخیرا کشف شده‌اند که از مقابل ستاره‌ی کم‌جرم تراپیست-۱ که حدود ۱۲ پارسک از ما فاصله دارد گذر می‌کنند، اما جرم و چگالی آن‌ها به درستی مشخص نشده‌اند. در این مقاله، مشاهدات سیاره‌ای با شعاع ۱.۴ برابر شعاع زمین که از مقابل یک ستاره‌ی سرد کوچک با نام LHS 1140 عبور می‌کند، گزارش شده است. این سیاره LHS 1140b نام‌گذاری شده است. محققان جرم این سیاره را ۶.۶ برابر زمین اندازه گرفته‌اند که نشانگر سنگی‌بودن این سیاره است. این سیاره به احتمال زیاد در کمربندحیات ستاره‌اش واقع است. خروج‌ازمرکز مدار بیضوی چرخش سیاره به دور ستاره‌اش، حدود ۰.۲۹ تخمین زده می‌شود. از آن‌جایی که این سیاره نسبتا به زمین نزدیک است، تلسکوپ‌هایی که هم‌اکنون در حال ساخت هستند ممکن است بتوانند گازهای جوی این سیاره را در آینده مطالعه کنند.

شکل ۱. اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی گذر و سرعت شعاعی سیاره‌ی LHS 1140b. سمت چپ: مشاهدات گذر فازی از تمام گذرها (بنفش) و مدل گذر این مقاله که با خط قرمز نشان داده شده است. سمت راست: اندازه‌گیری‌های سرعت شعاعی ستاره در راستای دید. مقدار صفر مربوط به نقاطی است که سرعت شعاعی آن‌ها مساوی سرعت شعاعی ستاره‌ی میزبان است. بهترین برازش مدار کپلری با خط بنفش نشان داده شده است.

مشاهدات ستاره‌ی LHS 1140 که در این مقاله آورده شده‌اند توسط آرایه‌ی تلسکوپی MEarth-South در شیلی گرفته شده‌اند. با استفاده از اختلاف‌منظر مثلثاتی فاصله‌ی این ستاره حدود ۱۲.۴۷±۰.۴۲ تخمین زده شده است. با استفاده از داده‌های قدر کاتالوگ ۲MASS و استفاده از روابط ستاره‌ای که از طریق مشاهدات گوناگون به دست آمده‌اند، جرم این ستاره حدود ۱۴.۶٪ جرم خورشید و شعاع آن ۱۸.۶٪ شعاع خورشید به دست می‌آیند. فراوانی فلزی در این ستاره، تقریبا نصف خورشید است. دوره‌ی تناوب چرخشی این ستاره نیز حدود ۱۳۱ روز تخمین زده شده است.

در حین مشاهده‌ی این ستاره در ۱۵ سپتامبر ۲۰۱۴، یک گذر از مقابل ستاره مشاهده شد که آغازگر مشاهدات دقیق‌تر این ستاره توسط تلسکوپ‌های مختلف به صورت خودکار بود. در ۱۹ جون ۲۰۱۶، تلسکوپ MEarth-South یک گذر دیگر را مشاهده کرد که مربوط به سیاره‌ی LHS 1140b بود. ترکیب این گذرها و مقادیر سرعت‌های شعاعی، منجر به تخمین ۳ مقدار متفاوت برای دوره‌ی تناوب مداری این سیاره شد که طبق یکی از آن‌ها این دوره‌ی تناوب ۲۴.۷ روز تخمین زده شد. درنتیجه در ۱ سپتامبر، ۲۵ سپتامبر و ۲۰ اکتبر نیز این گذر طبق پیش‌بینی‌ها مشاهده شد.

شکل ۱، منحنی‌های نوری سیاره در فازها و بازه‌های مشخص را نشان می‌دهد. هم‌چنین منحنی سرعت شعاعی در فازهای مختلف نشان داده شده است. منظومه‌های چند سیاره‌ای هم‌صفحه و فشرده حول کوتوله‌های اِم مرسوم‌اند و اجسام هم‌صفحه‌ با دوره‌تناوب‌های کم‌تر از دوره‌ی تناوب LHS 1140b هم می‌توانند گذر کنند، هرچند اندازه‌ی آن‌ها ممکن است آن‌قدر کوچک باشد که قابل مشاهده نباشند. چگالی سطحی قرص پیش‌سیاره‌ای که این سیاره در آن شکل گرفته است ممکن است سیارات دیگری نیز در این منظومه ایجاد کرده باشد. اگر چگالی قرص زیاد باشد، مقدار زمان لازم برای شکل‌گیری سیارات ممکن است کاهش یابد چرا که شکل‌گیری سیاره باید تا قبل از ازهم‌پاشیدگی مؤلفه‌ی گازی قرص باشد. سیاره‌ی LHS 1140b فاقد چنین مؤلفه‌ی گازی‌‌‌ای است در نتیجه احتمالا از یک قرص با چگالی سطحی کم شکل گرفته است. اما در این سناریو، انتظار می‌رود که سیاره‌های سنگی دیگری نیز در منظومه حضور داشته باشند. مطالعه‌ و مشاهدات بیشتری از این منظومه می‌تواند وجود یا عدم وجود سیارات دیگر را تعیین کند.