تلاش ستاره‌شناسان برای کشف راز بازی سایه‌ها با کمک تلسکوپ فضایی هابل

ستاره شناسان سعی دارند با کمک تلسکوپ فضایی هابل، راز بازی سایه ها را در اطراف یک قرص گاز و غبار کشف کنند.

به گزارش ایسنا به نقل از ناسا، ستاره جوان «تی دبلیو مار باریک» یا «تی دبلیو هیدرا» (TW Hydrae) با دانشمندانی که آن را به کمک تلسکوپ فضایی هابل (HST) سازمان ناسا رصد می کنند، سایه بازی می کند.

ستاره شناسان در سال ۲۰۱۷ گزارش دادند که روی صفحه یک قرص گاز و غبار در اطراف یک ستاره کوتوله قرمز، سایه ای را کشف کرده اند. این سایه یک سیاره نیست، بلکه متعلق به یک قرص داخلی است که کمی به قرص بیرونی بسیار بزرگ تر تمایل دارد و باعث ایجاد سایه می شود. یکی از توضیحات ارائه شده این است که گرانش یک سیاره دیده نشده، غبار و گاز را به سوی مدار شیب دار سیاره می کشد.

اکنون، سایه دوم بین مشاهدات ذخیره شده در آرشیو «MAST» هابل ظاهر شده است. این سایه شاید متعلق به قرص دیگری باشد که درون منظومه قرار دارد. این دو قرص احتمالا شواهدی از یک جفت سیاره در حال تشکیل شدن هستند.

سن تی دبلیو هیدرا کم تر از ۱۰ میلیون سال است و در فاصله ۲۰۰ سال نوری از ما قرار دارد. منظومه شمسی (Solar System) ما در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش ممکن است مشابه منظومه تی دبلیو هیدرا بوده باشد. از آنجا که منظومه تی دبلیو هیدرا تقریبا روبه روی دید ما از زمین متمایل شده، این یک هدف بهینه برای دیدن محیط تشکیل سیاره است.

سایه دوم، از مشاهدات به دست آمده در ششم ژوئن ۲۰۲۱ به عنوان بخشی از یک برنامه چند ساله طراحی شده برای ردیابی سایه ها در قرص های ستاره ای دور کشف شد. جان دبس (John Debes)، پژوهشگر موسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI)، قرص تی دبلیو هیدرا را با مشاهداتی که هابل چندین سال پیش به دست آورده بود، مقایسه کرد.

دبس که پژوهشگر ارشد این پروژه است، گفت: ما متوجه شدیم که سایه کار کاملا متفاوتی را انجام داده است. وقتی برای نخستین بار داده ها را مورد بررسی قرار دادم، فکر کردم مشکلی در مشاهده پیش آمده است زیرا آن چیزی که انتظار داشتم نبود. من ابتدا ناراحت بودم و همه همکارانم می پرسیدند که چه خبر است. کمی طول کشید تا ما بتوانیم توضیحی را پیدا کنیم.

بهترین راه حلی که گروه دبس ارائه دادند، این بود که دو قرص ناهمتراز وجود دارد که سایه می اندازند. قرص ها در مشاهدات قبلی آن قدر به هم نزدیک بودند که پژوهشگران آن ها را گم کردند ولی اکنون با گذشت زمان از هم جدا شده و به دو سایه تقسیم شده اند. دبس ادامه داد :ما پیشتر هرگز چنین چیزی را روی یک قرص پیش سیاره ای ندیده بودیم. این موضوع، منظومه موردنظر را بسیار پیچیده تر از آن چیزی می کند که در ابتدا تصور می کردیم.

ساده ترین توضیح این است که قرص های ناهمتراز احتمالا ناشی از کشش گرانشی دو سیاره در سطوح مداری کمی متفاوت هستند. هابل در حال گردآوری یک نمای کلی از ساختار منظومه است.

عکس های تلسکوپ فضایی هابل (Hubble Space Telescope) که با فاصله چند سال از یکدیگر گرفته شده اند و دو سایه وهم آور را نشان می دهند که خلاف جهت عقربه های ساعت روی یک قرص گاز و غبار در اطراف ستاره جوان تی دبلیو هیدرا حرکت می کنند.

قرص ها امکان دارد نشانه ای از وجود سیاراتی باشند که هنگام چرخیدن به دور ستاره، از یکدیگر پیشی می گیرند. این کار به نوعی مشابه چرخاندن دو صفحه گرامافون با سرعت های کمی متفاوت است. گاهی اوقات، برچسب صفحه ها با هم مطابقت دارند اما یکی از آنها جلوتر می رود.

دبس گفت: این موضوع نشان می دهد که دو سیاره باید نسبتا نزدیک به یکدیگر باشند. اگر یکی بسیار سریع تر از دیگری حرکت میکرد، مشاهدات پیشین حتما این موضوع را نشان می دادند. آن ها مانند دو خودروی مسابقه هستند که نزدیک به هم قرار دارند اما یکی به آرامی از دیگری سبقت می گیرد.

این دو قرص درونی حدود پنج تا هفت درجه نسبت به صفحه قرص بیرونی تمایل دارند. این با دامنه تمایلات مداری در منظومه شمسی ما قابل مقایسه است. دبس گفت: این دقیقا با ساختار معمولی سبک منظومه شمسی مطابقت دارد.

قرص بیرونی که سایه ها روی آن می افتند، ممکن است تا چندین برابر شعاع کمربند کویپر (Kuiper belt) منظومه شمسی ما گسترش یابد. این قرص بزرگ تر، شکاف عجیبی دارد که فاصله آن دو برابر میانگین فاصله سیاره پلوتو از خورشید است. این موضوع می تواند شواهدی برای وجود سیاره سوم در منظومه باشد.

تشخیص دادن سیاره های درونی دشوار خواهد بود زیرا نور آنها در تابش خیره کننده ستاره گم می شود. همچنین، گرد و غبار موجود در منظومه، نور بازتابی آنها را کم می کند. رصدخانه فضایی گایا (Gaia space observatory) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) امکان دارد بتواند حرکات ستاره را اندازه گیری کند ولی باتوجه به دوره های مداری طولانی، این کار سالها طول می کشد.

داده های مربوط به تی دبلیو هیدرا، از طیف نگار تصویربرداری تلسکوپ فضایی (STIS) نصب شده روی هابل به دست آمده اند. دید فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) امکان دارد بتواند سایه ها را با جزئیات بیشتری نشان دهد.

این پژوهش، در The Astrophysical Journal به چاپ رسید.