ستاره شناس ها برای اولین بار از طریق امواج رادیویی موفق به کشف سیاره ای فراخورشیدی شدند

پژوهشگرها برای اولین‌بار با استفاده از امواج رادیویی موفق به کشف سیاره‌ای فراخورشیدی در فاصله‌ی ۲۶ سال نوری از زمین شدند.

ستاره‌ای که تا دیروز به‌نظر کسل‌کننده می‌آمد و کسی به آن توجهی نمی‌کرد حالا در مرکز توجه قرار گرفته است. ستاره‌شناسان متوجه شده‌اند این ستاره که در فاصله‌ی ۲۶ سال نوری از زمین قرار دارد، دارای یک سیاره است که جرم آن تنها پنج برابر جرم زمین است. آن‌ها برای این کشف از روش جدیدی برگرفته از شفق‌های مشتری استفاده کردند.

فعالیت امواج رادیویی ستاره‌ی موسوم به GJ 1151، ارتباط زیادی به واکنش بین میدان مغناطیسی و سیاره‌ی آن دارد. این ارتباط درست مانند تعامل میدان مغناطیسی مشتری با قمر آن، آیو است. با این روش می‌توان سیاره‌های فراخورشیدی سنگی مثل عطارد، زهره، زمین یا مریخ را کشف کرد. جو کالینگهام، ستاره‌شناس مؤسسه‌ی نجوم رادیویی هلند (ASTRON) می‌گوید:

ما از دانش رصدهای رادیویی مشتری سال‌های گذشته برای این ستاره استفاده کردیم. مدل بزرگ‌تر مشتری، آیو قبلا برای منظومه‌های ستاره‌ای پیش‌بینی شده بود و حالا توانستیم این نظریه را به واقعیت تبدیل کنیم.

در حال حاضر، دو روش اصلی برای کشف سیاره‌های فراخورشیدی وجود دارد. روش اول، روش گذار است که فضاپیمای TESS ناسا از آن استفاده می‌کند. در این روش وقتی سیاره‌ای بین ما و ستاره‌ی میزبانش قرار می‌گیرد منجر به تولید نوری چشمک‌زن می‌شود. روش بعدی، روش سرعت اولیه‌ی شعاعی است. در این روش نوسان‌های مکانی ستاره بر اثر کشش سیاره‌ی آن، اندازه‌گیری می‌شوند. رابطه‌ی بین مشتری و قمر آن آیو هم جالب توجه است. این رابطه منجر به انتشار امواجی در طول موج رادیویی که به‌صورت مدل مدور قطبی آرایش پیدا می‌کنند. این طول موج‌ها در فرکانس‌های پائین می‌تواند قدرتمندتر از طول موج‌های خورشید باشد.

میدان مغناطیسی خورشید به‌اندازه‌ی کافی قوی نیست و فاصله‌‌ی آن با سیاره‌های منظومه‌ی شمسی زیادتر از آن است که بتواند اثر مشابهی را ایجاد کند اما کوتوله‌های سرخ عملکرد متفاوتی دارند. این ستاره‌‌های نسبتا کم سو، طول عمری طولانی دارند و میدان مغناطیسی آن‌ها از خورشید قوی‌تر است بنابراین سیاره‌های آن‌ها می‌توانند در فاصله‌ی نزدیکی‌تری از ستاره‌ی خود قرار بگیرند.

طبق پیش‌بینی‌ها، سیاره‌ی نزدیک به مدار کوتوله‌ی سرخ، امواجی مشابه ولی قدرتمندتر از امواج مشتری و آیو تولید می‌کند. به‌گفته‌ی هاریش ودانتام، یکی از ستاره‌شناس‌های ASTRON:

حرکت سیاره در میدان مغناطیسی قوی کوتوله‌ی سرخ، مانند موتوری الکتریکی و دینام دوچرخه عمل می‌کند. به این ترتیب جریانی عظیم به وجود می‌آید که باعث تولید شفق و امواج رادیویی روی ستاره می‌شود.

بنابراین ودانتام و تیمی بین‌المللی از ستاره‌شناس‌ها به بررسی امواج رادیویی کم فرکانس قطبی پرداختند. آن‌ها از داده‌های بررسی LOFAR، آرایه‌ی تلسکوپی مستقر در هلند برای این بررسی استفاده کردند. این آرایه به پیمایش آسمان در فرکانس‌های رادیویی پائین می‌پردازد و تاکنون امواج رادیویی متعددی را در نزدیکی کوتوله‌های سرخ کشف کرده است. یکی از ستاره‌ها، GJ 1151 بود؛ که کاندیدا مناسبی برای بررسی‌های بیشتر است.

بسیاری از کوتوله‌های سرخ به‌ویژه کوتوله‌هایی که از طریق طول موج‌های رادیویی کشف می‌شوند، به‌شدت متلاطم هستند به‌طوری که فضای اطراف آن پر از زبانه‌های ستاره‌ای است. این ستاره‌ها بسیار سریع می‌چرخند و معمولا با جرمی در نزدیکی خود ارتباط دوبه دو دارند.

از طرفی GJ 1151 به آهستگی به دور خود می‌چرخد و سرعت چرخش آن به ۱۳۰ روز می‌رسد. این سرعت برای یک کوتوله‌ی سرخ عجیب بود؛ بنابراین پژوهشگران به وجود همراه این ستاره پی بردند و با استفاده از ابراز HARPS (جستجوگر دقیق سیاره‌ای سرعت اولیه‌ی شعاعی) از تلسکوپ ایتالیایی Nazionale Galileo در اسپانیا، رصدهای دقیقی را انجام دادند.

پژوهشگرها یافته‌ها و جستجوی دقیق خود را در مقاله‌ای مجزا منتشر کردند و در این مقاله نتایج را به دیگر ستاره‌های دوتایی، کوتوله‌های قهوه‌ای یا غول‌های سیاره‌ای هم تعمیم دادند. به‌گفته‌ی بنجامین پوپ، ستاره‌شناس دانشگاه نیویورک:

تعامل ستاره‌های دودویی هم می‌تواند منجر به انتشار امواج رادیویی شود. با استفاده از رصدهای چشمی، به جستجوی شواهدی از همراه ستاره پرداختیم که طبق داده‌های رادیویی، سیاره‌ای فراخورشیدی است این سیاره به احتمال زیاد سیاره‌ای در اندازه‌ی زمین است که کشف آن با ابزار چشمی کار بسیار دشواری است.

جرم دقیق سیاره به‌سختی قابل شناسایی است اما ممکن است سیاره‌ای سنگی باشد که در فاصله‌ی یک تا پنج روز به دور ستاره‌اش می‌چرخد. این سیاره به‌قدری به ستاره‌اش نزدیک است که احتمال سکونت‌پذیری آن رد می‌شود؛ اما کشف آن زمینه‌سازی روشی جدید برای کشف دنیاهای سکونت‌پذیر احتمالی خواهد بود.

در هر دو روش سرعت اولیه‌ی شعاعی و گذار، آثار مداری سیاره بر ستاره‌اش بسیار اندک هستند؛ بنابراین هرچقدر سیاره بزرگ‌تر باشد، احتمال کشف آن بیشتر است. این یعنی اغلب سیاره‌های فراخورشیدی کشف‌شده، غول‌های گازی و یخی مثل مشتری، زحل، نپتون و اورانوس هستند.

سیاره‌های فراخورشیدی کوچک‌تر، فرارتر هستند؛ اما این روش جدید نشان می‌دهد که می‌توان با تحلیل سیگنال‌های رادیویی ستاره، سیاره‌‌ی آن را کشف کرد. پژوهشگرها انتظار دارند با داده‌های LOFAR در آینده به ده‌ها کشف مشابه برسند. کشف فوق به درک محیط میدان مغناطیسی سیاره‌های فراخورشیدی کمک می‌کند و همچنین می‌تواند به‌معنی جستجوی حیات فرازمینی باشد. به‌گفته‌ی ودانتام:

هدف طولانی مدت، بررسی تأثیر فعالیت‌های مغناطیسی یک ستاره بر سکونت پذیری سیاره‌اش است و امواج رادیویی بخش بزرگی از این پازل را شکل می‌دهند. پروژه‌ی ما ثابت کرد که رسیدن به این هدف با نسل جدید تلسکوپ‌های رادیویی امکان‌پذیر است و در مسیر مناسبی قرار داریم.