کشف قمر جدیدی به اندازه مشتری؛ چالش تازه‌ای برای تعاریف نجومی!

کد خبر: ۹۳۲۱۳۱ تاریخ انتشار: ۳۲ : ۲۳ – ۰۳ مرداد ۱۴۰۵

اخترشناسان موفق به کشف جسمی به اندازه مشتری شده‌اند که به دور یک کوتوله قهوه‌ای می‌چرخد و این یافته به چالش‌های جدیدی در تعاریف رایج نجوم دامن می‌زند. سوالی که مطرح می‌شود این است که چه زمانی یک قمر دیگر به عنوان قمر شناخته نمی‌شود؟ پژوهش اخیر به این پرسش پاسخ می‌دهد: «زمانی که آن جسم یک سیاره باشد» یا شاید برعکس، یک سیاره در این شرایط قمر محسوب شود.

به گزارش انتخاب، این مباحث ناشی از مطالعه جسمی به نام CD-35 2722 B است؛ کوتوله‌ای قهوه‌ای با جرمی حدود ۳۰ برابر سیاره مشتری که به دور یک ستاره کوچک در فاصله تقریبی ۷۳ سال نوری از زمین در منظومه CD-35 2722 می‌چرخد.

به نظر می‌رسد این کوتوله قهوه‌ای نیز مانند زمین، قمری برای خود دارد؛ قمری که تقریباً هم‌اندازه بزرگ‌ترین سیاره منظومه شمسی است. با وجود اینکه هزاران سیاره فراخورشیدی کشف شده‌اند، CD-35 2722 ممکن است نخستین منظومه ستاره‌ای شناخته‌شده‌ای باشد که ساختار سه‌لایه «ستاره، کوتوله قهوه‌ای، قمر» را به نمایش می‌گذارد.

رصدهای قبلی از CD-35 2722 B که با رصدخانه کک در هاوایی انجام شده بود، نشانه‌هایی از وجود یک قمر فراخورشیدی را نشان داده بود؛ جرمی که هنوز به‌طور قطعی تأیید نشده است. اما داده‌ها برای نتیجه‌گیری قطعی کافی نبودند. برای روشن شدن موضوع، کوین هوی، دانشجوی دکتری از مؤسسه مطالعات اخترفیزیک در سانتیاگوی شیلی، از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و ابزار کرایرس‌پلاس (CRIRES+) استفاده کرد.

کرایرس‌پلاس یک طیف‌نگار است که نور ستاره را به طیفی شبیه رنگین‌کمان تجزیه می‌کند. تغییرات این طیف، حرکت ستاره را در فضا نشان می‌دهد: اگر ستاره به زمین نزدیک شود، طیف آن به سمت رنگ آبی جابه‌جا می‌شود و اگر از زمین دور شود، به سمت رنگ قرمز. اخترشناسان از همین تغییرات برای یافتن اجرام پنهانی که به دور یک ستاره می‌چرخند، استفاده می‌کنند؛ زیرا گرانش این اجرام باعث می‌شود ستاره اندکی به جلو و عقب نوسان کند.

هوی و همکارانش در طول نزدیک به دو سال و نیم، تا فوریه ۲۰۲۶، به‌طور دوره‌ای طیف نور کوتوله قهوه‌ای را اندازه‌گیری کردند تا این نوسان‌ها را بیابند. این روش که تحلیل سرعت شعاعی نام دارد، سرانجام نتیجه داد. آن‌ها در مقاله‌ای جدید گزارش دادند که CD-35 2722 B واقعاً در اثر گرانش جرمی نامرئی دچار نوسان می‌شود؛ جرمی که هر ۱۷۰ روز یک بار به دور آن می‌چرخد.

اما اینکه این جرم را دقیقاً چه باید نامید، موضوعی بحث‌برانگیز است. از یک سو مانند قمر رفتار می‌کند، اما از سوی دیگر بسیار بزرگ است؛ جرم آن دست‌کم ۹۰ درصد جرم مشتری برآورد می‌شود. هوی می‌گوید: «جرم آن حتی می‌تواند بیشتر هم باشد.» او می‌افزاید اندازه بسیار بزرگ این جرم احتمالاً بدین معناست که بیشتر از گاز تشکیل شده و نه از سنگ، یخ یا فلز. اگر این جرم به جای کوتوله قهوه‌ای، به دور ستاره‌ای واقعی می‌چرخید، اخترشناسان بدون تردید آن را سیاره فراخورشیدی می‌نامیدند.

کوتوله‌های قهوه‌ای جایگاه عجیبی در سلسله‌مراتب کیهانی دارند. آن‌ها اجرامی گازی هستند که چندین برابر مشتری جرم دارند، اما آن‌قدر بزرگ نیستند که به جرم بحرانی لازم برای آغاز همجوشی هسته‌ای و درخشش بالا در حد ستارگان برسند. به همین دلیل، اغلب از آن‌ها با عنوان «ستارگان ناکام» یاد می‌شود. با توجه به ماهیت غیرمعمول این اجرام، عجیب نیست که اجرامی نیز که به دورشان می‌چرخند ویژگی‌های نامتعارف داشته باشند.

دیوید کیپینگ، اخترشناس دانشگاه کلمبیا و از پژوهشگران برجسته در زمینه جست‌وجوی قمرهای فراخورشیدی که در مطالعه اخیر مشارکت نداشته است، می‌گوید نزدیک‌ترین نمونه مشابه به یافته اخیر پژوهشگران، HD 206893 b است؛ سیاره‌ای فراخورشیدی با جرم ۲۸ برابر مشتری که در فاصله ۱۲۹ سال نوری از زمین قرار دارد و نوسان‌هایی محسوس از خود نشان می‌دهد. این نوسان‌ها با کشش گرانشی یک قمر همراه، با جرمی حدود نصف مشتری، سازگار هستند.

با این حال، کیپینگ می‌گوید مقاله‌ای که در ماه ژانویه منتشر شد، نشان داد آن سیگنال می‌تواند توضیح‌های دیگری نیز داشته باشد؛ بنابراین شواهد مربوط به آن جسم صرفاً در حد کاندیدای قمر فراخورشیدی باقی ماند. قمر احتمالی CD-35 2722 B نیز از نظر فنی هنوز تنها یک کاندیدا است، اما نوسان‌هایش بسیار واضح‌تر هستند و توضیح دادنشان با سناریوهای دیگر بسیار دشوارتر است.

کیپینگ می‌گوید: «این جرم هنوز یک کاندیدا است، اما احتمالاً واقعی است. در این مورد، به نظر می‌رسد شواهد بسیار محکم‌تر باشند و من شخصاً آن را می‌پذیرم. این واقعاً یک آشکارسازی بسیار تمیز و قانع‌کننده به نظر می‌رسد.»

هوی می‌گوید با پیشرفت ابزارهای رصدی، احتمالاً در آینده اجرام کوچک و عجیب‌تری در اطراف کوتوله‌های قهوه‌ای و سیاره‌های فراخورشیدی کشف خواهند شد. این موضوع اخترشناسان را ناچار می‌کند تعریف دقیق‌تری از مرز میان قمر فراخورشیدی و سیاره فراخورشیدی ارائه دهند. او پیشنهاد می‌کند که فعلاً برای تمام این اجرام از اصطلاح خنثی‌تر «ماهواره فراخورشیدی» استفاده شود.

هوی می‌گوید: «جرمی مرزی مانند کوتوله قهوه‌ای CD-35 2722 B بهترین فرصت برای آغاز چنین بحثی است؛ زیرا این منظومه عملاً آزمایشگاهی ایده‌آل برای پرداختن به این پرسش‌هاست. ستاره، بدون تردید ستاره است. کوتوله قهوه‌ای هم کاملاً کوتوله قهوه‌ای است. اما حالا با جرمی روبه‌رو هستیم که آن‌قدر بزرگ است که نمی‌توان با اطمینان آن را قمر دانست. اینکه دقیقاً مرز میان قمر و یک سامانه سیاره‌ای دوتایی را کجا باید ترسیم کرد، بسیار مبهم و نامشخص است.

مطالعه در نشریه نیچر منتشر شده است.