این تلسکوپ فضایی شکارچی سایه‌ها می‌شود!

ستاره‌شناسان در سال ۲۰۱۷ گزارش دادند که روی صفحه یک قرص گاز و غبار در اطراف یک ستاره کوتوله قرمز، سایه‌ای را کشف کرده‌اند. این سایه یک سیاره نیست، بلکه متعلق به یک قرص داخلی است که کمی به قرص بیرونی بسیار بزرگتر تمایل دارد و باعث ایجاد سایه می‌شود. یکی از توضیحات ارائه‌شده این است که گرانش یک سیاره دیده‌نشده، غبار و گاز را به سوی مدار شیب‌دار سیاره می‌کشد.

اکنون، سایه دوم بین مشاهدات ذخیره‌شده 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 تی‌دبلیو هیدرا کمتر از ۱۰ میلیون سال است و در فاصله ۲۰۰ سال نوری از ما قرار دارد. منظومه شمسی ما در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش ممکن است مشابه منظومه تی‌دبلیو هیدرا بوده باشد. از آنجا که منظومه تی‌دبلیو هیدرا تقریبا روبه‌روی 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 طراحی‌شده برای ردیابی سایه‌ها در قرص‌های ستاره‌ای دور کشف شد. جان دبس (John Debes)، پژوهشگر موسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI)، قرص تی‌دبلیو 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 اولین بار داده‌ها 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 می‌پرسیدند 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 می‌اندازند. قرص‌ها در مشاهدات قبلی آن قدر به هم نزدیک بودند که پژوهشگران آنها را گم کردند اما اکنون با گذشت زمان از هم جدا شده و به دو سایه تقسیم شده‌اند. دبس ادامه داد: ما پیشتر هرگز چنین چیزی را روی یک قرص پیش‌سیاره‌ای ندیده بودیم. این موضوع، منظومه مورد نظر را بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی می‌کند که در ابتدا تصور می‌کردیم.

ساده‌ترین توضیح این است که قرص‌های 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.

عکس‌های تلسکوپ فضایی هابل که با فاصله چند سال از یکدیگر گرفته شده‌اند و دو سایه وهم‌آور را نشان می‌دهند که خلاف جهت عقربه‌های ساعت روی یک قرص گاز و غبار در اطراف ستاره جوان تی‌دبلیو هیدرا حرکت می‌کنند.

قرص‌ها ممکن است نشانه‌ای از وجود سیاراتی باشند که هنگام چرخیدن به دور ستاره، از یکدیگر پیشی می‌گیرند. این کار به نوعی مشابه چرخاندن دو صفحه گرامافون با سرعت‌های کمی متفاوت است. گاهی اوقات، برچسب صفحه‌ها با هم مطابقت دارند اما یکی از آنها جلوتر می‌رود.

دبس گفت: این موضوع نشان می‌دهد که دو سیاره باید نسبتا نزدیک به یکدیگر باشند. اگر یکی بسیار سریع‌تر از دیگری حرکت می‌کرد، مشاهدات پیشین حتما این موضوع را نشان می‌دادند. آنها مانند دو خودروی مسابقه هستند که نزدیک به هم قرار دارند اما یکی به آرامی از دیگری سبقت می‌گیرد.

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 سایه‌ها روی آن می‌افتند، ممکن است تا چندین برابر شعاع کمربند کویپر (Kuiper belt) منظومه شمسی ما گسترش یابد. این قرص بزرگتر، شکاف عجیبی دارد که فاصله آن دو برابر میانگین فاصله سیاره پلوتو از خورشید است. این موضوع می‌تواند شواهدی برای وجود سیاره سوم در منظومه باشد.

تشخیص دادن سیاره‌های درونی دشوار خواهد بود زیرا نور آنها در تابش خیره‌کننده ستاره گم می‌شود. همچنین، گرد و غبار موجود در منظومه، نور بازتابی آنها را کم می‌کند. رصدخانه فضایی گایا (Gaia space observatory) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) ممکن است بتواند حرکات ستاره را اندازه‌گیری کند اما با توجه به دوره‌های مداری طولانی، این کار سال‌ها طول می‌کشد.

داده‌های مربوط به تی‌دبلیو هیدرا، از طیف‌نگار تصویربرداری تلسکوپ فضایی (STIS) نصب‌شده روی هابل به دست آمده‌اند. دید فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ممکن است بتواند سایه‌ها را با جزئیات بیشتری نشان دهد.

این پژوهش، در The Astrophysical Journal به چاپ رسید.