سیارات فراخورشیدی

[Nasser]

منبع: www.astronomynow.com
مترجم: محسن شباني
يكي از سحر آميز ترين حوضه هاي تحقيقات نجومي در سالهاي اخير، تحقيق در مورد سياره هاي ديـگري شبيه به زمين است كه بدور ستاره اي شبيه به خورشيد مي چرخند، مي باشد.
در سالهاي اخير، حدود 100 سياره كشف شده اند كه در مدارهايي، حول ستارهاي ديـــگر مي چرخند، اما هيچـــكدام از اين شبه سيــارات به طور جزئي شبــيه زمين نيستند. بر طبق آخــرين شبيه سازيهاي رايانه اي
توسط پروفسور جونز(Barrie Jones) و پروفسور نيك اسلـــيپ(Nick Sleep) از دانشـــگاه آزاد، ميليونها جهان زمــيني شكل مي توانند در كهــكشانها پراكنده شده باشند، ولي براي شنـــاسايي آنها فقط بايد منتظر پيشرفت كافي تلسكوپ ها باشيم.
پروفسور جونـــز مي گويد:« با اينكه ما هنوز قابليت آشــكار سازي كششـهاي جـذر و مـدّي، مانند زمين را نداريم، اما مي توانيم به طور تئوري، اين موضوع كه، منظومه هاي سياره‌اي، يك سياره شبيه زمين دراند را، اثبات نماييم.
پروفسور جونز و پروفسور اسلــيپ مشغول استفــاده از يك برنامه‌ي رايانه‌اي هستند تا زمينهايي را كه كاملاً شرايط زمين در مظومه‌ي شمسي را دارند در منظومه‌هاي سيــاره‌اي شناخته شده قرار دهند، براي كه بفهمند اين سياره‌ي كوچك،‌ يعني زمين قبل از اينكه توسط چنـگال كششي عظيم همسايگان غول پيكرخودجذب شوند، چه مدت دوام مي آورد.
در همايش كشوري انــگلستان در شهـر بريستول، پروفـسور جونز گــفت:« نتايج شبــيه سازي آنها در مورد مــدارهاي سيـاره‌اي همراه با مناطق قابل زندگي نزديك ستارگـــان(كه عموماً با نام مناطق گـــولدي لاك معروفند)، مناطقي هستند كه دماي آنجا اجـازه مي‌دهد، آب به صورت مايـع روي سيـارهاي زمـيـني شـكل موجود باشد.»
هر سياره اي كه در اين مناطق يافـت شده است، جاي طبيـــعيِ بالــقوه اي براي زندگي مي توانـد باشد، در برخي منظومه‌ها،‌يك يا بيشتر از سيـاره‌هاي غول پيـكر خـيلي نزديك و چسبـــيده به مناطــق قابل سكـونت هستند، به همين علت زمين نمي تواند در يك مدار پايدار باقي بماند.
اما در منظومه هاي ديگر، امكان بقاي درازمدت وجود دارد، بنا براين منظومه ها بايد از اهداف مهم و درجه اول، در تحقيقاتِ زندگي آنسوي منظومه هاي شمسي باشند.
منظومه‌اي تاكنون خيلي شبيه به منظومه ي شمسي بوده است منظومه‌ي Urasae Majoris 47 مي باشد. اين منظومه داراي يك ستاره از نوع خورشيـــد ولي مسن تر از خورشيـــد مي باشد كه با نام UMa 47 معروف است.
اين به آن معناست كه اين ستاره كمي داغتر و درخشان تر از خورشيد است، بنا براين منطقه‌ي قابل سكونت اين منظومه بايد كمي دور تر از اين ستاره به نسبت فاصـله‌ي زمين تا خورشيـــد بايد باشد. اين منــــظومه از حدود1AU تا حدود 1.9AU گسترده شده است، در حاليكه منظــــومه‌ي شمسي امروزي ما، از 0.8AU تا 1.7AU كشيده شده است( به طور تقريبي فاصله‌ي بين مدار ناهيد تا مدار مريخ).
1AU برابراست با ميانگين فاصله‌ي بين‌خورشيدوزمين‌است‌كه‌ حدود 93 مايل‌يا 150 ميليون‌كيلومترمي باشد.
منظمومه‌ي Uma47 به داشتن دو سياره‌ي غول پيــكر در مــدارهاي اطـــراف خـود معروف است. سياره‌ي داخلي حداقل 54/2 برابر حجم مشتري را داراست در حاليكه سياره‌ي خارجـي از سياره‌ي مشتري كوچكتر و شايد كم حجمتر باشد.
هر دوي اين ســيارات غول پيــكر به نسبــت فاصلــه‌ي مشـتري تا خورشيد، بهUMa47 نزديكتر هستند. در دوره‌هاي منظومه‌ي شــــمسي، سياره‌ي غول پيـــكر داخلي منظـــومه‌ي UMa47 را مي‌توان معادل كمربند سياركها در نظر گرفت و سيـــاره‌ي غول پيــكر خارجي اين منظومه را در مداري بين اين كمربند و مشتري قرار داد، بنابراين اين سيارات غول پيكر از محــدوده‌ي خارجي منطقه‌ي قابل زندگيِ منظومه هاي ستاره اي دور نيستند. با اين وجود پروفسور جونز واسليـــپ يافته اند كه علي رغم نسبت همسايــــگي و حجــم هاي بزرگشان، يك سياره‌ي زميني شكل مي تواند در مدارهاي مختلف و متعددي در مناطق قابل زندگـي، باقي بماند.
پروفسور جونز مي گويد:«يك نـظام براي كشـــف سيارات شبه زمين و پيدا كــردن محـــلي براي زندگـي حتماًارزشمند و قابل تأمل ومي باشد.»
روي هم رفته تيم OU ( (open universityبا تكيه بر بــررسي چندين منظومه‌ي ســـياره‌اي تـخمين مي زند كه بخش مناسب اين منظومه‌ها مي تواند زمينهاي قابل سكونت را شامل شود، حتي اگردرتمام اين منظومه‌ها سيارات غول پيكري كه به اندازه‌ي فاصله‌ي مشتري تا زمين نزديكتر باشند.
اگر اين نتيجه گيري درست باشد، شبه زمين هاي قابل سكونت ميتوانند در كهكشان زياد باشند.
پروفسور جونز مي گويد:«حداقل 100 بيليون زمين در راه شيـري مي تواند موجود باشد و شايـــد هم خيلي بيشتر.اگر ما منظومه‌هايي شبيه منظـومه‌ي خودمان هستنــدپيدا كنيم، بايد سياره‌اي غول پيكر به اندازه‌ي قابل قبولي از مناطق قابل سكونت فاصله داشته باشد.
همه‌ي سيارات شناخته شده بزرگــتر و حجيم تر از زمين هستند. روي كاغذ، حجم و قطر آنها شبيه سيارات غول پيكر خودمان يعني مشتري و كـــيوان هستند و غالباً از هيدروژن و هليوم تشكيل شده اند، درست شبيه ساختار ستارگان، در حاليكه زمين از مواد سخت درست شده است.
گروه نجوم دانشگاه آزاد تحقيقات دقيــــق وگـــسترده‌اي براي بررسي سيارات تشــكيل داده است تا عبور سيارات را از مقابل ستــاره‌هاي مادر را مورد مطــالعه قرا دهند. دانشـــگاه هايي كه در اين تحقيق همكاري مي‌كنند عبارتند از: بلفاست،‌ لِستر ،كمبريج و سنت اندروز.
اگر چه قاعده‌ي عبور، براي كشـف سيـــــارات بزرگ منــــاسب است، اما اين تكنيك مي تواند به زودي سياره‌هايي كه از زمين خيلي بزرگتر نيستند را كشف نمايد.

[Nasser]

آشكار سازي جهانهاي دور
نويسنده : سارا سيگر
مترجم :آرش فراست
منبع : مجله S & T فوريه 2006
لازم به ذكر است اين نويسنده( Sara Seager) اختر فيزيكدان عضو دانشگاه كارنيج (Carnegie) واشنگتن و متخصص مطالعه بر روي سيارات فراخورشيدي است
ستاره شناسان تا كنون بيش از 160 سياره بيرون از منظومه خورشيدي كشف كرده اند.واقعاً اين دنياها چه شكلي هستند؟
تاسال 1999 ،ستاره شناسان قاطعانه وجود30 سياره فراخورشيدي را تصديق كرده بودند. اما ما واقعاً هيچ چيز درباره ي آنهابه جز جرم و مدارشان نمي دانستيم . براي اينكه حتي به آسانترين سوالات درباره خصوصيات فيزيكي آنها پاسخ دهيم، مي بايست سياره اي داراي گذر (Transit) كشف مي كرديم كه از مقابل ستاره ي اصلي بگذرد به طوري از روي زمين قابل مشاهده باشد. طبق قوانين احتمالات و تعداد در حال افزايش سيارات بيروني (فرا خورشيدي )، مي دانستيم كه جسم عبور كننده بالاخره در هر زماني كشف خواهد شد. من(نويسنده مقاله) آن قدر به اين يقين داشتم كه بعد از تعطيلاتي يك ماهه ودوري از تلفن،ايميل و روزنامه،اولين سوالي كه پرسيدم اين بود: آيا در اين مدت ستاره شناسان سياره اي داراي ترانزيت كشف كرده اند؟!
حالا ما بيش از 160 سياره ي بيروني پيدا كرده ايم و ميل ما براي توصيف آنها شدت يافته است.نزديك30مشتري مانندداغ مثل51فرس b شناخته شده اند.
كشفيات اخير اين طبقه بندي را به اجرام داغ هم جرم نپتون و حتي اجرام داغ باجرم فوق زمين گسترش داده است.
برخلاف همدمان منظومه اي آنان، بيشتر اين سيارات مداراتي با خروج از مركز خيلي بالا دارند و به طور شگفت انگيزي به ستاره ي مادر نزديكند- در فضاي كوچكي براي سيارات كوچك مثل زمين. مطلب مورد اشتراك تمام اين كشفيات اين است كه ساختار اين سيارات گوناگون و تصادفي است، ظاهراً اين احتمالات ، جرم، اندازه، فاصله از ستاره و خصوصيات ديگر را شامل مي شود. تقريباً تمام سيارات بيروني به طور غيرمستقيم و از طريق روش اثر داپلر كشف شدند، روشي كه دو شخص با نامهاي آرپاول باتلرR.paul Butler) )و جفري دابليو مارسي(Geoffrey W.Marcy) از طريق آن ،ستاره اي را براي بررسي حركت جزيي تحريك شده توسط سياره اش، مورد مطالعه قرار دادند. نوسان يك ستاره تنها به مدار و حداقل جرم سيارات شناخته نشده آن باز مي گردد. اين اندازه گيري ها سوالات زيادي را بي پاسخ مي گذارند. آيا اين سيارات،گازي واصولاً شبيه برجيس و كيوان هستند يا سنگي و مثل سيارات زميني يا چيزي بين اين دو هستند ؟ اگر در صفحه اي مستدير،آنگونه كه درفرضيه شكل گيري ستارگان لازم است ،شكل گرفته اند ،چگونه داراي خروج از مركزي به اين بالايي هستند ؟ آيا به مكان فعلي خود مهاجرت كرده اند؟ طبيعت و تركيبات اتمسفر آنان چگونه است؟ آيا مشتري مانندهاي داغ،اتمسفرهاي ضخيم دارند،يا اينكه اتمسفر آنان توسط گرماي ستاره ي مادر شان بخارشده؟آيا داراي حلقه ياقمرهايي هستند؟بااين احتمالات جالب،ستاره شناسان مي خواهند فقط از دانستن اينكه اين سيارات وجود دارند فراتر روند. ما مي خواهيم اين داده ها را مثل سيارات منظومه ي خودمان، به جهان واقعي تعميم دهيم. متاسفانه ما فعلاً نمي توانيم از ابزار معمولي مان براي مطالعات اجرام دوراستفاده كنيم-همچون طيف سنجي-چون درخشندگي و تشعشعات زياد ستارگان همجوار تابش ضعيف اين سيارات را مي پوشاند. براي بدست آوردن طيف يك سياره ي بيروني در طول موجهاي مرئي، يك تلسكوپ با آينه هايي جندين هزار بار صاف تر و تكنيكهايي يك ميليون بار بهتر از تكنيكهاي سد كننده ي نور ستارگان نسبت به تلسكوپهاي فعلي نياز است. خوشبختانه طبيعت با دسته اي از سياراتش خيلي سخاوتمند است و مجموعه اي از سيارات داراي ترانزيت فراهم مي كند كه ما مي توانيم قبل از عكسبرداري مستقيم و انجام طيف سنجي ، مطالعاتي انجام دهيم.
در اواخر سال 1999، اخترشناسان اعلام كردند كه سياره ي اچ دي 209458 بي از مقابل ستاره اش عبور مي كند. با داشتن دوره ي تناوب 3.5 روزه به دور ستاره اي درخشان(قدر 7.6)،Rosetta stone براي نشان دادن مشخصه هاي سيارات فرا منظومه اي تبديل شده است. و تعداد در حال افزايش سيارات داراي گذر اين شكل را كامل مي كند.
چه چيز مخفي مانده است؟
سيارات داراي ترانزيت تنها اجرامي هستند كه ستاره شناسان خصوصيات فيزيكي آنان را مي توانند اندازه بگيرند. چگالي(جرم بر حجم) اساسي ترين پارامتر فيزيكي در بين تمامشان هست، چرا كه به ما درباره ي تركيبات عمده ي سياره مي گويد. اخترشناسان مي توانند جرم سياره ي ترانزيت كننده را از انداره گيريهاي سرعت شعاعي سياره تعيين كنند و مقدار تضعيف نور ستاره به ما اندازه ي سياره را مي دهد.
از اين روش ما فهميديم كه 8 تا از 9 سياره ي داراي ترانزيت چگاليهاي كمي دارند پس بايد اجرام گازي باشند كه از تركيب هليوم و هيدروژن اند( مثل مشتري و زحل).اما دو تا از سيارات بيروني چنان عجيب و غريب هستند كه جرقه اي براي تحقيقاتي گسترده اند. اولين كشف شده ها، اچ دي 209458 بي، قطرهايي 35% بيشتر از قطر مشتري و جرمهايي دو سوم مشتري دارتد. اين اعداد نشان دهنده ي چگالي كم 0.33 گرم در هر سانتيمتر مكعب است (كم چگاليترين سياره ي منظومه ي ما سياره كيوان است،كه چگالي اش 0.69 g/cm3 است).اچ دي 209458 بي، نسبت به وزنش خيلي بزرگ است.
غولهاي گازي داغ و بزرگ متولد مي شوند، اما در پيري سرد و منقبض مي شوند. اين سياره هم احتمالاً قريب به اندازه و دماي برجيس منقبض و سرد شده است،اما منبع گرمايي ديگر(علاوه بر ستاره نزديكش) كه مستمراً به داخل سياره منتقل مي شود محتمل ترين راه براي متورم ماندن سياره است. منبع اين انرژي از كجاست؟ شايد بادهاي ستاره اي كسر كوچكي از انرژي ستاره را به سياره منتقل مي كنند. عمل همرفتي هم مي تواند اين انرژي را به مركز سياره منتقل كند. ولي چرا چنين فرايندگرمسازي كلي برديگرسيارات داراي ترانزيت شناخته شده تاثير نمي گذارد . محتمل ترين توضيح گرم سازي كشندي است. با اين مجاورت نزديك، ستاره ي مادر برآمدگي كشندي در اتمسفر مشتري مانند داغ ايجاد مي كند. با استمرار اين تورم طي ميليونها سال، ستاره ، مشتري مانند داغ را به كسب مداري مستدير وادار مي كند. در بيشتر موارد ستاره تكاني سخت و شديد به محور چرخشي سياره وارد مي كند كه آنرا عمودي كرده و به صفحه اي مداري تبديل مي كند. اچ دي 209458 بي مداري دايره اي دارد، همانطور كه انتظار مي رفت، ولي انحراف محوري اش اندازه گرفته نشده است. اگر محور سياره در اثر تشديدكج شده باشد، تورم كشندي توسط ستاره اي كه مي خواهد جنوب و شمال سياره را در تمام 3.5 روز سال آن در هم ريزد، بالا مي رود، و باندازه كافي گرماي دروني براي متورم نگاه داشتن سياره را توليد مي كند. به ندرت عواملي مثل تاريخ جابجايي سياره، زمان تصادم و وجود سيارات اضافي يك مشتري مانند داغ را به اين حالت غيرعادي در مي آورد، كه مي تواند توضيح دهد كه چرا اچ دي 209458 بي تنها سياره ي داراي ترانزيت بيروني با اين چگالي است. اخترشناسان حتي از دومين سياره ي غول پيكر داراي ترانزيت غيرعادي، بهت زده تر شدند،اچ دي 149026 بي- عجيبترين حيوان در باغ وحش سيارات است. اين سياره به طور شگفت انگيزي نسبت به حجمش چگال است(1.4 g/cm3) كه بايد 50 تا 70 درصدش از عناصر سنگين تشكيل شده باشند.اچ دي 149026 بي اين قدر با سياره ي ترانزيت كننده تفاوت دارد،كه به طور برجسته از هيدروژن و هليوم تشكيل شده اند. اخترشناسان هنوز به توافق نرسيده اند كه چگونه اج دي 149026 بي مي تواند با چنين مواد سنگيني شكل گرفته باشد(قابل قياس با تمام موادي كه در سيارات منظومه ي شمسي ما تركيب شده اند). اين يك نمونه مخالف با فرضيات متداول است كه تمام سيارات بيروني پرجرم غولهاي گازي مانند مشتري و زحل هستند.
*كاهش نور ستاره
فراتر ازاندازه گيري چگالي اختر شناسان مي توانند اتمسفرهاي سيارات مشتري گون داغ داراي ترانزيت راشناسايي كنند.وقتي يك سياره ازجلوي ستاره مادرش عبورمي كند، مقدار كمي ازنور ستاره بااتمسفر بالايي برخورد مي كند.گازهاي اتمسفري،كمي ازاين نور را در طول موجهاي خاصي جذب مي كنند كه خطوط جذبي خيلي ضعيفي روي طيف ستاره ايجاد مي كند.با مقايسه ي طيفهاي گرفته شده قبل و در طول ترانزيت، ستاره شناسان مي توانند مواد شيميايي در اتمسفر سياره را شناسايي كنند.با پيش بيني هاي جسورانه در شناسايي اتمسفر يك سياره ي بيروني،من (نويسنده مقاله)در سال1999مقاله اي درهاروارد-اسميت سونيان(Harvard-Smithsonian) مركز دانشگاه اخترفيزيك ديميتار ساسلوف) نوشتم. ما پيش بيني كرديم كه سديم تركيبي بسيار قوي است، اگر تركيب عمده ي جذب شده در طول موجهاي مرئي نباشد. ما اساس پيش بيني را اساساً دماي سياره قرار داديم.



يك گوي گازي بايددمايي برابر ْ1000 تا1500ْ كلوين در فاصله مشتري مانند داغ با ستاره ي مادر داشته باشد. در اين دماها، بخار آب، مونوكسيد كربن، فلزات قليايي و احتمالاً متان بايد گازهاي اصلي جذب كننده نور ستاره باشند. اما فقط سديم فلزات قليايي و پتاسيم،نور را قوياً در طول موجهاي مرئي جذب مي كنند.فقط دو سال بعد ديويدچاربوناوDavid Charbonneau) ) از مركز اخترفيزيك هاروارداسميت سونيان و تيموثي براون( Timothy Brown)از مركز ملي تحقيقات اتمسفري و همكارانشان شناسايي اولين اتمسفر يك سياره بيروني را اعلام كردند. بعد از ساختن مدلهاي كامپيوتري از اتمسفرهاي مشتري مانندهاي داغ در طول چند سال ، من از يك رصد جدي،خيلي هيجان زده شدم. با استفاده از تلسكوپ فضايي هابل، گروه كاربناو و براون در اتمسفر سياره ي اچ دي 209458 بي سديم را همانطور كه ما پيش بيني كرده بوديم ،شناسايي كردند. اين كشف مهم در تاريخ به ما اولين دسته بندي از اتمسفر مشتري مانندهاي داغ را داد.شناسايي سديم تصوير اساسي ما از اين جهانها را حمايت مي كرد. اما همانگونه كه انتظار مي رفت، اندازه گيري به ما نشان داد كه مدل نمونه ما اشتباه و خط جذبي سديم از آنچه پيش بيني مي شد خيلي ضعيفتر بود. ابرهاي داغ متشكل از غبار سيليكات يا غبار آهن مايع مي توانست با جلوگيري از مشاهده قسمت عظيمي از جو ، نشان سديم را كاهش دهد(مثل تكه اي از ابر كه از ديد يك هواپيما جلوي مشاهده زمين را مي گيرد. دوران اتمسفري سردتر از دماهايي كه انتظار مي رفت ،اثرات شيميايي از تشعشعات پرتو فرابنفش ستاره مادر، يا مقدار كمي سديم مي توانست عمل جذب راكاهش دهد، اما هنوز اطلاعات كافي براي تعيين توضيحات درست در دست نيست.
كشف اخير يك مشتري مانند داغ داراي ترانزيت در كنار ستاره ي قدر هشتم HD 189733 به ما فرصتي طلايي براي مطالعه ي اتمسفر سياره هاي فراخورشيدي، با استفاده از مزاياي كسوف ثانويه، اهدا مي كند.
* آينده اي جالب
سيلي از اطلاعات درباره ي HD209458b در سال جديد دسته بندي اتمسفر يك سياره فراخورشيدي را براي اولين بار با جزييات، مقدور مي سازد. با استفاده از سه ابزار تلسكوپ فضايي اسپيتزر، ما مي توانيم به همان خوبي كه دماي سطح سياره را اندازه مي گيريم، به وجود بخار آب، مونوكسيد كربن و متان هم اشاره كنيم. به علاوه تلسكوپ كوچك كانادايي موست most ( Microvariability and Oscillations of STars) هم HD 209458b را در طول موجهاي مرئي و با استفاده از گرفتهاي ثانويه مكرر ،رصد كرده كه نورمنعكس شده سياره راتخمين مي زند. پس از تكميل تجزيه و تحليل، اين مي تواند به ما نشان دهد كه آيا ابري وجوذ دارد يا نه؟ بعلاوه، براون و همكارانش در حال بررسي طيفهاي هابل هستند كه چند سال پيش در هنگام ترانزيتهايي و براي اندازه گيري ميزان بخار آب گرفته شد. اسپيتزر با دو تا از ابزارهايش TrES-1 را هم رصد مي كند.همچنين در ماههاي آتي اسپيتزر هفت مشتري مانند داغ بدون ترانزيت را نيز براي پيدا كردن بروندادهاي مختلف نور در مدارشان رصد مي كنند. اين سيارات مشتري مانند بايد به طرز جزر و مد گونه اي نسبت به ستاره ي مادرشان قرار گرفته باشند، بطوريكه هميشه يك سمت خود را به ستاره مادرشان نشان مي دهند، مثل ماه كه از روي زمين تنها يك سمتش قابل مشاهده است.باقسمتهاي ابدي شب و روز،سياره دو دماي كاملاً متغير راتجربه مي كند . بادهاي خيلي سريع، كه شايد سرعتشان به سرعت صوت نيز برسد، ممكن است گرما را از طرف روز به طرف شب پخش كند. اندازه گيري هر اختلاف مداري مي تواند به اخترشناسان كمك كند كه دريابند انرژي جذب شده ي ستاره اي،در سياره جريان دارد. در چند سال آينده، تحقيقات درباره سيارات ترانزيت دار كه در روي زمين انجام مي گيرد، سيارات فراخورشيدي بسياري آشكار خواهند شد. بويينگ 747 اصلاح شده ي ناسا به نام سوفيا (Stratospheric Ovservatory for Infrared Astronomy) از جايگاهش و از فراز بيشترقسمتهاي جو زمين، و با استفاده از تلسكوپ فروسرخ 2.5 متري اش، سيارات ترانزيت دار را در هنگام كسوف اوليه و ثانويه مورد مطالعه قرار مي دهد. سوفيا ماموريت علمي اش در دو سال آينده آغاز مي شود. فضاپيماي ساخت فرانسه و سازمان فضايي اروپا، كوروت) Corot)در سپتامبر 2006 به بالاي جوزمين پرتاب مي شود، همچنين فضاپيماي كپلر ناسا، كه براي پرتاب در سال 2008 برنامه ريزي شده، به دنبال سيارات ترانزيت دار كوچك مي گردند. فقط تلسكوپهاي فضايي اين دقت را براي شناسايي چنين اجسامي دارند. كپلر اجسام هم اندازه ي زمين را پيدا مي كند،مثل بسياري از سيارات هم اندازه ي مشتري، نپتون و ابر زمين ها در فواصل مختلف از ستاره ي مادرشان.





از اندازه گيري هاي تراكم سيارات سنگينتر و بزرگتر، ما قادر خواهيم بود بر روي تكامل و ساختار عمده ي آنها مطالعه كنيم.در دهه ي بعدي تلسكوپ فضايي فروسرخ جيمز وب(JWST) ناسا كه براي پرتاب در سال 2014 برنامه ريزي شده، سياره اي فراخورشيدي و ترانزيت كننده را به روش اسپيتزر و هابل مطالعه خواهد كرد.
سيارات فراخورشيدي مشتري مانند دور از سيارات مادرشان خيلي جالبند، از اين رو ما مي خواهيم آنها را با غولهاي گازي منظومه ي خود مقايسه كنيم. JWST همچنين قادر به شناسايي تشعشعات گرمايي از نپتون مانند ها و حتي زمين مانند هاي داغ مي باشد . مشخصاً كارهاي زيادي بايد انجام شود قبل از اينكه اخترشناسان قادر به حذف نور ستاره و تصاوير مستقيم از سيارات هم سن منظومه ي شمسي در طي 15 سال آينده يا بيشتر بشوند. براي هزاران سال مردم از خود مي پرسيده اند كه آيا در اين جهان تنها هستند؟
در سال 450 قبل از ميلاد، فيلسوف يوناني اپيكوروس(Epicurus)درباره جهانهاي لايتناهي شبيه و متفاوت با دنياي ما انديشيد. از زمان پرتاب تلسكوپ جوينده ي سيارات فرازميني ناسا و تلسكوپ داروين سازمان فضايي اروپا( NASA's Terrestrial Planet Finder and the European Space Agency's Darwin ) حداقل يك دهه مي گذرد، كه اين تلسكوپها موفق به كشف و مطالعه ي مستقيم روي دنياهاي زمين مانند شده اند، ولي كشفيات اخير نشان داده كه چطور سيارات خارجي مي توانند از نظر جنس و مواد از اجرام شبيه خود در منظومه ي شمسي تفاوت داشته باشند. حتي شايد سيارات غيرعادي بيشتري كه شامل دنياهاي آبي كه نيمي از آن آب مايع اند و سيارات كربني،كه نيمي تركيب شده با كربن و داراي پوسته اي از الماس هستند،آشكار شوند. ما دريافته ايم كه طبيعت ،از نظريه پردازان ماهر ما در ساختن منظومه هاي خورشيدي خلاق تر است. ساليان آينده به ما نشان خواهند داد كه سيارات فراخورشيدي تا چه حد مي توانند عجيب باشند.
انعكاس اين مقاله در ديگر سايتها و رسانه هاي ديداري و نوشتاري با ذكر نام مترجم و نام كامل انجمن نجوم آماتوري ايران بلا مانع است.
منبع: انجمن نجوم اماتوری ایران

[Nasser]

منجمان سیاره ای را در خارج از منظومه شمسی ردیابی کرده اند که بیش از هر سیاره خارجی دیگری که تا به امروز کشف شده به زمین شباهت دارد؛ کره ای که امکان دارد آب بر سطح آن جاری باشد.

این سیاره در مدار ستاره کم فروغی به نام "Gliese 581" که فقط 20 سال و شش ماه نوری از زمین فاصله دارد در صورت فلکی "میزان" (Libra) کشف شده است. دانشمندان این کشف را با کمک تلسکوپ 6/3 متری "اسو" (رصدخانه جنوبی اروپایی) انجام داده اند.

آنها می گویند دمای ملایم سطح سیاره بدان معنی است که هرگونه آبی در آن احتمالا در حالت مایع وجود دارد و این موضوع شانس وجود حیات در آن را افزایش می دهد.

استفان اودری از رصدخانه ژنو که نویسنده اصلی مقاله ای علمی در این باره است می گوید: "ما تخمین زده ایم که میانگین دمای این 'ابرزمین' چیزی میان صفر و 40 درجه سانتیگراد باشد، و بنابراین آب در آن در حالت مایع خواهد بود. به علاوه، شعاع آن تنها باید یک و نیم برابر شعاع زمین باشد، و مدل ها پیش بینی می کند که این کره یا سنگی است - مثل زمین - یا پوشیده از اقیانوس ها."

خاویر دلفوسه، از اعضای تیم محققان دانشگاه گرنوبل، افزود: "همانطور که می دانیم آب برای وجود حیات اهمیت اساسی دارد." به اعتقاد وی این سیاره ممکن است به هدف خیلی مهمی برای ماموریت های آینده فضایی جهت یافتن زندگی فرازمینی بدل شود.

منبع خبر: BBC Farsi

[Nasser]

سیاره‌ای مانند زمین
اخترشناسان سیاره‌ای را در خارج از منظومه شمسی یافتند که شباهت زیادی با زمین دارد. این سیاره به دور یک کوتوله سرخ می‌گردد و امکان وجود آب مایع در سطح آن وجود دارد.
پیمان اکبرنیا
شعاع این سیاره فراخورشیدی تنها ۵۰ درصد بزرگ‌تر از شعاع زمین است. تیمی از دانشمندان سوئیسی، فرانسوی و پرتغالی با استفاده از تلسکوپ ۶/۳ متری ESO موفق شدند این سیاره را با جرمی معادل ۵ برابر جرم زمین پیدا کنند. همچنین این محققان نشانه‌هایی از وجود سیاره‌ای دیگر با جرمی معادل ۸ جرم زمینی در این منظومه یافته‌اند.

این سیاره کوچک‌ترین سیاره فراخورشیدی است که تاکنون کشف شده است. دوره تناوب مداری آن ۱۳ روز و مدار آن به دور ستاره مادر ۱۴ بار نزدیک‌تر از مدار زمین به دور خورشید است. البته به دلیل آن که درخشندگی و دمای ستاره مرکزی کم‌تر از خورشید است، این سیاره در کمربند حیات ستاره قرار دارد؛
محدوده‌ای که در آن آب می‌تواند به صورت مایع وجود داشته باشد.

«استیفن آدری»(Stéphane Udry) از رصدخانه «جنوا»(Geneva) در سوئیس و مسئول انتشار این خبر می‌گوید:"ما دمای میانگین این سیاره را بین ۰ تا ۴۰ درجه سانتی‌گراد تخمین زده‌ایم، دمایی که آب می‌تواند در آن به صورت مایع وجود داشته باشد. شعاع این سیاره تنها ۵۰% بزرگ‌تر از زمین است. بنا‌براین سیاره احتمالا سنگی است و ممکن است اقیانوس‌هایی در سطح آن وجود داشته باشد"!

«آوس خاویر دلفوس»(avows Xavier Delfosse) یکی از اعضای تیم در دانشگاه «گرنوبل» فرانسه می‌گوید:"همان‌طور که می‌دانیم آب مایع برای حیات ضروری است. به دلیل محل قرارگیری این سیاره نسبت به ستاره مادر و دمای مناسب، این سیاره هدف مناسبی برای جستجوی حیات فرازمینی است و می‌تواند هدف مناسبی برای کاوش‌های آینده نیز باشد".

ستاره این مجموعه(Gliese ۵۸۱) یکی از ۱۰۰ ستاره نزدیک به خورشید و فاصله آن از ما تنها ۵/۲۰ سال نوری است. این ستاره در صورت فلکی میزان قرار دارد. جرم آن یک سوم جرم خورشید و درخشندگی آن ۵۰ برابر کم‌تر از درخشندگی خورشید است. کوتوله‌های سرخ متداول‌ترین نوع ستاره‌ها هستند و از ۱۰۰ ستاره نزدیک به خورشید ۸۰ ستاره در دسته‌بندی کوتوله‌های سرخ قرار می‌گیرند.

«خاویر بونفیلز»(Xavier Bonfils) از دانشگاه لیسبون می‌گوید:"چنین ستاره‌هایی اهدافی مناسب برای جستجوی سیارات کم جرم هستند و می‌توان سیاراتی به دور آن‌ها پیدا کرد که حاوی آب مایع باشند. محدوده کمربند حیات در آن‌ها نزدیک‌تر از فاصله زمین تا خورشید است و می‌توان با روش اندازه‌گیری سرعت شعاعی، سیاراتی را که به دور آن‌ها می‌گردند، کشف کرد".

همین تیم ۲ سال قبل سیاره‌ای با جرمی معادل ۱۵ جرم زمینی به دور همین ستاره کشف کرده بودند. سیاره‌ای مانند نپتون که دوره تناوب مداری آن تنها ۴/۵ روز بود. در آن زمان اخترشناسان به وجود یک سیاره دیگر نیز مشکوک شده بودند. بنابراین با اندازه‌گیری‌های جدید، این سیاره‌ی زمین مانند را کشف کردند. البته بررسی‌های جدید نشان می‌دهد که ممکن است سیاره دیگری با جرمی معادل ۸ جرم زمینی و دوره تناوب مداری ۸۴ روز در این منظومه وجود داشته باشد.

بنابراین ستاره(Gliese ۵۸۱) احتمالا دارای منظومه‌ای با حداقل ۳ سیاره با جرم‌های ۱۵، ۸ و ۵ جرم زمینی است. این اکتشافات جدید به کمک طیف نگار HARPS (اندازه‌گیر دقیق سرعت‌های شعاعی برای جستجوهای سیاره‌ای) بدست آمده است. این طیف‌ نگار که در رصدخانه ۶/۳ متری ESO در لاسیلای شیلی قرار دارد، دقیق‌ترین طیف نگار موجود در جهان است. HARPS قادر است سرعت شعاعی اجسام را با دقت ۱ متر بر ثانیه اندازه گیری کند! این طیف نگار یکی از موفق‌ترین ابزارها در شکار سیارات فراخورشیدی است.

اختلاف سرعت اندازه‌گیری شده در این سیستم تنها ۲ تا ۳ متر بر ثانیه است؛ سرعتی معادل سرعت قدم زدن یک انسان!‌ تشخیص چنین سرعتی برای دیگر طیف نگارها غیر ممکن است. «میشل مایور»(Michel Mayor) از رصدخانه جنوا و هدایت کننده HARPS می‌گوید:"این دستگاه یک ماشین به دام اندازی سیارات فراخورشیدی است. ما با دقت بی‌نظیر آن قادریم سیاراتی با جرم کم و مشابه زمین پیدا کنیم. از بین ۱۳ سیاره فراخورشیدی با جرم کم‌تر از ۲۰ جرم زمین که تا به حال کشف شده است، ۱۱ کشف مربوط به HARPS بوده است"!

این ابزار در کشف منظومه‌های سیاره‌ای نیز موفق بوده است و تاکنون دو منظومه Gliese ۵۸۱ و HD ۶۹۸۳۰ را که هر یک دارای سه سیاره هستند، کشف کرده است. مایورا می‌گوید:"هم اکنون ما اعتماد به نفس کافی برای کشف سیاره‌ای هم جرم زمین که به دور یک کوتوله سرخ بگردد را داریم".

منبع: http://www.spaceflightnow.com (http://www.spaceflightnow.com/)

[Nasser]

همزاد آسمانی زمین کشف شد

بیست سال‌نوری دورتر از زمین، در صورت فلکی میزان، منظومه کوچکی قرار دارد که شبیه‌ترین سیاره به زمین را در خود جای داده است.

اخترشناسان موفق شده‌اند شبیه‌ترین سیاره زمین‌مانند را خارج از منظومه شمسی کشف کنند. این سیاره که هم‌زاد زمین نام گرفته است، تنها 50درصد از زمین بزرگ‌تر است و آب مایع در سطحش جریان دارد. گروهی از اخترشناسان سوییسی، فرانسوی و پرتقالی با استفاده از تلسکوپ 3.6 متری رصدخانه جنوبی اروپا توانستند این ابرزمین را که نزدیک به پنج برابر زمین سنگینی دارد، در حال دوران به دور یک کوتوله‌سرخ بیابند. این کوتوله سرخ مدتها پیش کشف شده بود و پیش‌ازاین سیاره‌ای نپتون‌مانند در اطراف آن پیدا شده بود.علاوه براین سیاره و ابر زمین کشف شده، نشانه‌هایی نسبتا قوی از حضور سیاره‌ای سوم با جرم هشت برابر جرم زمین نیز در رصدهای جدید دیده شده است.
http://www.parssky.com/news/my_documents/pictures4/DD9_exoplanet.jpg
این ابرزمین، کوچک‌ترین سیاره‌ای است که تاکنون در خارج از مرزهای منظومه شمسی یافت شده است و هر 13سال یک‌بار به‌دور کوتوله‌سرخ دوران می‌کند. فاصله این سیاره با ستاره مرکزی خود 14بار از شعاع مداری زمین کمتر است، اما کوتوله سرخ که گلیس581 نام دارد، به‌مراتب از خورشید کوچک‌تر و کم‌نورتر است و به‌همین دلیل، این ابرزمین در کمربند حیات این ستاره قرار گرفته است، جایی‌که آب می‌تواند به حالت مایع در این سیاره وجود داشته باشد.
استفان اودری، اخترشناس رصدخانه ژنو در سوییس و از کاشفان این سیاره می‌گوید: تخمین زده‌ایم دمای سطح این سیاره بین صفر تا 40 درجه سانتی‌گراد است و بنابراین آب مایع می‌تواند وجود داشته باشد. از سوی دیگر، شعاع این سیاره تنها 1.5 برابر شعاع زمین است و پیش‌بینی می‌شود همانند زمین، سنگی و مملو از اقیانوس باشد.
خاویر دل‌فوسه، اخترشناس رصدخانه گرینوبل در فرانسه و از کاشفان همزاد زمین معتقد است دما و فاصله نسبتا نزدیک این سیاره به زمین، آن‌را به بهترین هدف احتمالی برای ماموریت‌های فضایی جستجوگر حیات فرازمینی تبدیل کرده است. در نقشه گنج جهان، می‌توان محل این ستاره را با X نشانه‌گذاری کرد.
ستاره مادر، گلیس581، در میان یکصد ستاره نزدیک به خورشید است و با فاصله 20.5 سال‌نوری از زمین در صورت‌فلکی میزان واقع است. این ستاره تنها 30درصد خورشید سنگینی دارد و 50بار از آن کم‌نورتر است. جالب است که کوتوله‌های سرخ فراوان‌ترین ستارگان کهکشان راه‌شیری هستند! هشتاد ستاره از نزدیک‌ترین همسایگان خورشید به‌این دسته تعلق دارند.
خاویر بون‌فیلس، دیگر عضو این گروه تحقیقاتی که در دانشگاه لیسبون فعالیت دارد، می‌گوید: کوتوله‌های سرخ بهترین هدف برای جستجوی سیارات کم‌جرم و دارای آب مایع هستند. این ستارگان نور کمتری از خود ساطع می‌کنند و بنابراین کمربند حیات به‌مراتب به ستاره مرکزی نزدیک‌تر است. چنین سیاراتی را می‌توان به‌سادگی به روش سرعت شعاعی که موفق‌ترین روش در شکار سیارات فراخورشیدی است، شناسایی کرد.
دو سال پیش، این گروه توانست سیاره 15بار سنگین‌تر از زمین را در اطراف این کوتوله سرخ کشف‌کند، این سیاره که شباهت زیادی به نپتون دارد، هر 5روز و 10ساعت یک‌بار به‌دور ستاره مرکزی دوران می‌کند. آن‌زمان هم اخترشناسان نشانه‌هایی دال بر وجود سیاره‌ای دیگر در این منظومه یافته بودند، اما این‌بار با اندازه‌گیری‌های جدیدتر نه‌تنها توانستند این ابرزمین را شناسایی کنند، بلکه علایمی واضح از حضور سیاره‌ای دیگر با 8 برابر جرم زمین که هر 84 روز گردش خود را کامل می‌کند، بدست آورند.
اما عامل موفقیت این گروه در یافتن همزاد زمین، توانایی‌های منحصربه‌فرد هارپس، حسگر پیشرفته تلسکوپ 3.6 متری رصدخانه اروپا است که به جستجوگر بسیار دقیق سیارات به‌شیوه سرعت شعاعی نیز مشهور است. این ابزار حتی توانایی اندازه‌گیری سرعت‌هایی کم‌تر از 1 متر بر ثانیه (3.6 کیلومتر بر ساعت) را نیز دارا است.

منبع SpaceFlightNow.com

[Nasser]

سیارات دارای ترانزیت تنها اجرامی هستند که ستاره شناسان خصوصیات فیزیکی آنان را میتوتنند اندازه بگیرند. چگالی (جرم بر حجم) اساسی ترین پارامترهای فیزیکی در بین تمامشان هست، چرا که به ما درباره ی ترکیبات عمده ی سیاره می گویند.

http://www.aftab.ir/articles/science_education/astronomic/images/bb47130af11ea0117021e760558c0715.jpg


● آشکار سازی جهانهای دور

ستاره شناسان تا کنون بیش از ۱۶۰ سیاره بیرون از منظومه ی شمسی ما کشف کرده اند. واقعاً این دنیاها چه شکلی هستند؟

تا سال ۱۹۹۹ ستاره شناسان قاطعانه وجود ۳۰ سیاره ی فراخورشیدی را تصدیق کرده بودند. اما ما واقعاً هیچ چیز درباره ی آنها به جز جرم و مدارشان نمیدانستیم. برای اینکه به حتی آسانترین سوالات درباره ی خصوصیات فیزیکی آنها پاسخ دهیم، می بایست سیاره ای گذرا ( دارای ترانزیت) کشف می کردیم که از مقابل ستاره ی اصلی بگذرد به طوری از روی زمین قابل مشاهده باشد. طبق قوانین احتمالات و تعداد در حال افزایش سیارات بیرونی(فراخورشیدی)، می دانستیم که جسم عبور کننده در هر زمانی کشف خواهد شد. من آن قدر به این یقین داشتم که بعد از تعطیلاتی یک ماهه و دوری از تلفن،E-mail و روزنامه، اولین سوالی که پرسیدم این بود: آیا در این مدت ستاره شناسان سیاره ای ترانزیت دار کشف کرده اند؟!

حالا ما بیش از ۱۶۰ سیاره ی بیرونی پیدا کرده ایم و میل ما برای توصیف آنها شدت یافته است. نزدیک ۳۰ مشتری مانند داغ مثل ۵۱ بتا_فرس شناخته شده اند.

کشفیات اخیر این طبقه بندی را به اجرام داغ هم جرم نپتون و حتی اجرام داغ ابر زمین_جرم گسترش داده است. و برخلاف همدمان منظومه ای آنان، بیشتر این سیارات مداراتی با خروج از مرکز خیلی بالا دارند و به طور شگفت انگیزی به ستاره ی مادر نزدیکند- در فضای کوچکی برای سیارات کوچک مثل زمین.

مطلب متحد کننده ی تمام این کشفیات این است که ساختار سیارات گوناگون و تصادفی است، ظاهراً این احتمالات جرم، اندازه، فاصله از ستاره و خصوصیات دیگر را شامل میشود. تقریباً تمام سیارات بیرونی به طور غیرمستقیم و از طریق روش اثر داپلر کشف شدند، روشی که دو شخص با نامهای آر پاول باتلرR.paul Butler و جفری دابلیو مارسی Geoffrey W.Marcyتوسط آن ستاره ای را برای حرکت ناچیز که از اعوای سیارات ناشی میشود را، بازبینی کنند. تلو تلو خوردن یک ستاره فقط مدار و حداقل جرم سیارات شناخته نشده است .

این اندازه گیری ها سوالات زیادی را بی پاسخ میگذارند. آیا این سیارات،گازی و اصولاً شبیه مشتری و زحل هستند یا سنگی و مثل سیارات زمینی هستند یا چیزی بین این دو؟ چگونه دارای خروج از مرکزی به این بالایی هستند اگر در صفحه ای مستدیر شکل گرفته اند،آنطور که در فرضیه ی شکلگیری ستارگان مستلزم است؟ آیا به مکان فعلی خود مهاجرت کرده اند؟ طبیعت و ترکیبات اتمسفر آنان چگونه است؟ آیا مشتریهای داغ اتمسفرهای ضخیم دارند، یا اینکه اتمسفر آنان توسط گرمای ستاره ی مادر آنان بخار شده؟ آیا دارای حلقه یا قمرهایی هستند؟ با این احتمالات جالب ،ستاره شناسان می خواهند از فقط دانستن اینکه این سیارات وجود دارند فراتر روند.

ما میخواهیم این داده ها را به جهان واقعی متمایل کنیم، مثل سیارات منظومه ی خودمان. متاسفانه ما فعلاً نمیتوایم از ابزار معمولی مان برای مطالعات اجرام دور استفاده کنیم- طیف سنجی- چون درخشندگی و تشعشعات زیاد ستارگان همجوار تابش ضعیف این سیارات را می پوشاند. برای بدست آوردن طیف یک سیاره ی بیرونی در طول موجهای مرئی، یک تلسکوپ به آینه هایی جندین هزار بار صاف تر و تکنیکهایی یک میلیون بار بهتر از تکنیکهای سد کننده ی نور ستارگان از تلسکوپهای فعلی داشته باشد. خوشبختانه طبیعت با دسته ای از سیاراتش خیلی سخاوتمند است و مجموعه ای فراهم میکند که ما می توانیم قبل از عکسبرداری مستقیم و انجام طیفسنجی می توانیم مطالعات انجام دهیم:

سیارات دارای ترانزیت. در اواخر سال ۱۹۹۹، اخترشناسان اعلام کردند که سیاره ی اچ دی ۲۰۹۴۵۸ بی از مقابل ستاره اش عبور میکند. با داشتن دوره ی تناوب ۳.۵ روزه به دور ستاره ای درخشان(قدر ۷.۶) حرکت میکند.
سیارات دارای ترانزیت تنها اجرامی هستند که ستاره شناسان خصوصیات فیزیکی آنان را میتوتنند اندازه بگیرند. چگالی (جرم بر حجم) اساسی ترین پارامترهای فیزیکی در بین تمامشان هست، چرا که به ما درباره ی ترکیبات عمده ی سیاره می گویند. اخترشناسان می توانند جرم سیاره ی ترانزیت کننده را از انداره گیریهای سرعت شعاعی سیاره تعیین کنند.

مقدار تضعیف نور ستاره به ما اندازه ی سیاره را میدهد. از این روش ما فهمیدیم که ۸ تا از ۹ سیاره ی دارای ترانزیت چگالیهای کمی دارند پس باید اجرام گازی باشند که از ترکیب هلیوم و هیدروژن اند- مثل مشتری و زحل. اما دو تا از سیارات بیرونی چنان عجیب و غریب هستند که جرقه ای برای تحقیقاتی گسترده اند. اولین کشف شده، اچ دی ۲۰۹۴۵۸ بی، قطرهایی ۳۵% بیشتر از قطر مشتری و جرمهایی دو سوم مشتری دارتد.

این اعداد نشان دهنده ی چگالی کم ۰.۳۳ گرم در هر سانتیمتر مکعب است (کم چگالیترین سیاره ی منظومه ی ما زحل است،که چگالی اش ۰.۶۹ g/cm است). اچ دی ۲۰۹۴۵۸ بی، نسبت به وزنش خیلی بزرگ است. غولهای گازی داغ و بزرگ متولد میشوند، اما در پیری سرد و منقبض میشوند. این سیاره هم احتمالاً تقریباً به اندازه و دمای مشتری منقبض و سرد شده. اما منبع گرمایی دیگر(علاوه بر ستاره نزدیکش) که مستمراً به داخل سیاره منتقل میشود محتمل ترین راه برای متورم ماندن سیاره است. منبع این انرژی از کجاست؟ شاید بادها کسر کوچکی از انرژی ستاره را به سیاره منتقل میکنند. عمل همرفتی هم می تواند این انرژی را به مرکز سیاره منتقل کند.
ولی چرا همچین فرایند گرمسازی کلی بر دیگر سیارات دارای ترانزیت شناخته شده تاثیر نمیگذارد. محتمل ترین توضیح گرمسازی کشندی است. با این مجاورت نزدیک، ستاره ی مادر برامدگی کشندی در اتمسفر مشتری داغ ایجاد می کند. با تقلای این تورم طی میلیونها سال، ستاره مشتری داغ را به کسب مداری مداری مستدیر وادار میکند. در بیشتر موارد ستاره تکانی سخت و شدید به محور چرخشی سیاره وارد میکند که آنرا عمودی کرده و به صفحه ای مداری تبدیل میکند.

اچ دی ۲۰۹۴۵۸ بی مداری دایره ای دارد، همانطور که انتظار میرفت، ولی انحراف محوری اش اندازه گرفته نشده است. اگر محور سیاره در اثر رزونانس کج شده باشد، تورم کشندی به وجود آمده توسط ستاره، با حرکت به جنوب و شمال سیاره، در تمام سال ۳.۵ روزه ی سیاره گرمای درونی کافی برای متورم نگاه داشتن سیاره را تولید میکند. به ندرت عواملی مثل تاریخ مهاجرت سیاره، تاریخ تصادم و وجود سیارات اضافی یک مشتری داغ را به این حالت غیرعادی در می آورد، که می تواند توضیح دهد که چرا اچ دی ۲۰۹۴۵۸ بی تنها سیاره ی دارای ترانزیت بیرونی با این چگالی اند است.

اخترشناسان حتی از دومین سیاره ی غول پیکر دارای ترانزیت غیرعادی، بهت زده تر شدند، اچ دی ۱۴۹۰۲۶ بی عجیبترین حیوان در باغ وحش سیارات. این سیاره به طور شگفت انگیزی نسبت به حجمش چگال است(۱.۴ g/cm) که باید ۵۰ تا ۷۰ درصدش از عناصر سنگین تشکیل شده باشند. اچ دی ۱۴۹۰۲۶ بی این قدر با سیاره ی ترانزیت کننده ی تفاوت دارد،که به طور برجسته از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده اند. اخترشناسان هنوز به توافق نرسیده اند که چگونه اج دی ۱۴۹۰۲۶ بی میتواند با چنین مواد سنگینی شکل گرفته باشند- قابل قیاس با تمام موادی که در سیارات منظومه ی شمسی ما ترکیب شده اند. این یک نمونه ی مخالف با فرضیات متداول است که تمام سیارات بیرونی پرجرم غولهای گازی مانند مشتری و زحل هستند.


● کاهش نور ستاره

فراتر از اندازه گیری چگالی اختر شناسان می توانند اتمسفرهای سیارات مشتری داغ دارای ترانزیت را شناسایی کنند. وقتی یک سیاره از جلوی ستاره ی مادرش عبور میکند، مقدار کمی از نور ستاره با اتمسفر بالایی برخورد می کند. گازهای اتمسفری،کمی از این نور را در طول موجهای خاصی جذب می کنند که خطوط جذبی خیلی ضعیفی روی طیف ستاره ایجاد میکند.با مقایسه ی طیفهای گرفته شده در خارج وطی ترانزیت ستاره شناسان میتوانند مواد شیمیایی در اتمسفر سیاره را شناسایی کنند.

با پیش بینی های بی پروا در شناسایی اتمسفر یک سیاره ی بیرونی ، من در سال ۱۹۹۹ مقاله ای در هاروارد-اسمیتسونیان(Harvard-Smithsonian) مرکز دانشگاه اخترفیزیک دیمیتار ساسلوف نوشتم. ما پیش بینی کردیم که سدیم ترکیبی بسیار قوی است، اگر ترکیب عمده ی جذب شده در طول موجهای مرئی نباشد. ما اساس پیش بینی را اساساً دمای سیاره قرار دادیم.

تمام گوی گاز باید ْ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ْ کلوین باشد در فاصله ی مشتری داغ با ستاره ی مادر. در این دماها، بخار آب، مونوکسید کربن، فلزات قلیایی و احتمالاً متان باید گازهای اصلی جذب شده جذب شده از نور ستاره باشند. اما فقط سدیم فلزات قلیایی و پتاسیم،نور را قویاً در طول موجهای مرئی جذب می کنند. فقط دو سال بعد David Charbonneau (مرکز اخترفیزیک هاروارداسمیت سونیان) و Timothy Brown ( مرکز ملی تحقیقات اتمسفری) و همکارانشان شناسایی اولین اتمسفر یک سیارهی بیرونی را اعلام کردند. بعد از ساختن مدلهای کامپیوتری از اتمسفرهای مشتریهای داغ در طول چند سال ، من از یک رصد واقعی،خیلی هیجان زده شدم.

با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، گروه کاربنا و براون در اتمسفر سیاره ی اچ دی ۲۰۹۴۵۸ بی سدیم را شناسایی کردند، همانطور که ما پیش بینی کرده بودیم. این کشف مهم در تاریخ به ما اولین دسته بندی از اتمسفر مشتریهای داغ را داد.شناسایی سدیم تصویر اساسی ما از این جهانها را حمایت میکرد. اما همانگونه که انتظار می رفت، اندازه گیری به ما نشان داد که مدل نمونه ی ما اشتباه بوده. خط جذبی سدیم از آنچه پیش بینی میشد خیلی ضعیفتر بود. ابرهای داغ متشکل از غبار سیلیکات یا غبار آهن مایع میتوانست با جلوگیری مشاهده ی از قسمت عظیمی از جو نشان سدیم را کاهش دهد(مثل تکه ای از ابر که از دید یک هواپیما جلوی مشاهده ی زمین را میگیرد. دوران اتمسفری ،سردتر از دماهایی که انتظار میرفت، اثرات شیمیایی از تشعشعات پرتو فرابنفش ستاره ی مادر، یا مقدار کمی سدیم می توانست عمل جذب را کاهش دهد. اما هنوز اطلاعات کافی برای تعیین توضیحات درست در دست نیست.



● سیاره ی ترانزیت کننده ی hd۲۰۹۴۵۸b

ستاره ی مادر تورم کشندی ای بر روی سیاره ایجاد کرد. اگر چرخش محوری سیاره با صفحه ی مداری اش نسبت دارد، تورم کشندی در مدار ۳.۵ روزه اش به شمال و جنوب سیاره حرکت خواهد کرد. این اثر درون سیاره را داغ می کند که سیاره را به اندازه ای بزرگ و شگفت آور نسبت به جرم و مکانش متورم می کند.



● ( اگزوسفر)exosphere:

اخترشناسان هیدروژن اتمی را در پوشش دنباله دار- مانند بزرگی که hd ۲۰۹۴۵۸b را احاطه کرده ، شناسایی کرده اند.


با استفاده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر، اخترشناسان مستقیماً تشعشعات گرمایی از hd۲۰۹۴۵۸b را شناسایی کرده اند. آنها ستاره را هنگامی که سیاره در حال ترانزیت یا در پشت ستاره است رصد کرده اند، که تشعشعات فروسرخ را هم از ستاره و هم سیاره دریافت کرده اند. آنها همچنین ستاره را در حالی که سیاره پشت ستاره پنهان شده ( گرفت ثانویه) رصد می کنند بنابراین فقط تشعشعات فروسرخی ستاره را می بینند. ببعد با حذف کردن آن از جسم جلویی( سیاره)، اخترشناسان اندازه ی دقیقی از تشعشعات فروسرخی سیاره بدست می آورند. که حاصل آن اطلاعاتی درباره ی دما، اجزا و ترکیبات اصلی و هواسنجی سیاره است.

وقتی یک سیاره از مقابل ستاره اش ترانزیت می کند،درصد کمی از نور ستاره در اتمسفر فوقانی گرفته می شود. جذب نور متنوع شیمیایی اتمسفر در طول موجهایی به خصوص، نقش عمده ای در ترکیبات جذب شونده در طیفسنجی ستاره دارد. اخترشناسان برای شناسایی سدیم در اتمسفر hd۲۰۹۴۵۸b از تلسکوپ فضایی هابل استفاده کردند.

یک ترانزیت پدید آورنده ی کاهش نور ستاره ی مادر است. میزان کاهش نور به موقعیت سیاره نسبت به موقعیت ستاره بستگی دارد، که به اخترشناسان اجازه ی سنجش اندازه ی سیاره را می دهد.

با استفاده از روش تفریق (کاهش نور یکی از دو جسم) گروهی از اخترشناسان اروپایی هم هیدروژن اتمی را پوششی وسیع و دنباله دار مانند شناسایی کرده اند که ستاره ای مشابه را دربرگفته است. جریان فرابنفش ستاره باید مقداری هیدروژن ( سبکترین گاز) را در بالاترین قسمت اتمسفر داغ کرده باشد، بطوریکه آنرا قادر به فرار و تشکیل اگزوسفری عظیم کرده است. که اگر سیاره مقدار قابل توجهی از جرمش را از طریق این مکانیسم از دست بدهد، ناواضح باقی می ماند. رصدهای انجام شده حضور کربن و اکسیژن را در این اگزوسفر نشان می دهد.
اتمسفر بالایی خودش لایه ای نازک است که سیاره را احاطه کرده، و اندازه گیری ها را به حدی زیاد مشکل ساخته است. اثرات طیفی اتمسفر تنها حدود ۱.۱۰۰۰ ( یک ده هزارم) اثرات ستاره است. با وجود تمام تلاشها از روی زمین، تنها فضا محیطی پابرجا فراهم ساخته، جایی که در آن چنین اندازه گیری های دقیقی انجام می گیرند. در اواسط سال ۲۰۰۴ با از بین رفتن ابزار شناسایی اتمسفر تلسکوپ فضایی هابل ( عکاس طیف نگار تلسکوپ) اخترشناسان به ابزاری جدید برای این کار احتیاج پیدا کردند.

در مارس ۲۰۰۵ تیم من از تلسکوپ فضایی اسپیتزر برای شناسایی فوتونهای فروسرخ استفاده کردند ( تابش حرارت) که مستقیماً از خودhd۲۰۹۴۵۸b ساتع می شد. در همان زمان گروهی مستقل به سرپرستی Charbonneau از اسپیتزر برای شناسایی تابش حرارت از سیاره ی ترانزیت کننده ی TrES-۱ استفاده کردند.

این کشفیات ممکن بود زیرا سیباره ای که از مقابل ستاره اش می گذرد، به پشت آن هم میرود. هر دو تیم از این گرفت ثانویه برای بدست آوردن تابش سیاره به صورت غیر مستقیم استفاده کردند. ما رصدهایی از سیاره و ستاره بیرون از ترانزیت یا در هنگام گرفت ثانویه انجام دادیم و بعد نور ستاره را حذف کردیم.

آنچه باقی مانده بود باید تنها، سیاره می بود. گرچه این روش گرفت ثانویه با تکنیک ترانزیت مشابه است، اما دو فایده دارد. اول، سطح کلی سیاره تابش فروسرخی ساطع می کند برخالف لایه ی اتمسفری نازک که بر ستاره در طی ترانزیت انطباق داشت. دوم، در طول موج فروسرخ، یک مشتری-مانند داغ تنها حدود ۱۰۰۰ بار از یک ستاره ی خورشید-مانند ضعیفتر است، و بنابراین طیف سیاره حدود ۱۰۰۰ ضعیفتر است. قیاس هزار به یک ،عاملی بهتر از تکنیک ترانزیت است که برای مطالعه ی اتمسفر سیارات فراخورشیدی بکار می رود.

از روی طیف های اسپیتزر، گروه ما دمای hd۲۰۹۴۵۸b وTrES۱ را به ترتیب حدود ۱۱۳۰ و ۱۰۶۰ اندازه گرفته اند. اینها محدوده ی قابل انتظار دما هستند و دوباره تصور اساسی که اتمسفرمشتری-مانندهای داغ از بیرون و از طریق ستاره هایشان گرما کسب می کنند، تایید می کند. هم اکنون ما چیز بیشتری نمیتوانیم بگوییم بدلیل مقدار محدود اطلاعات : یک طول موج دسته بندی شده برای hd۲۰۹۴۵۸b و دو تا برای TrES۱. با این وجود رصدهای TrES۱ مناسب ساده ترین مدلا نیستند، و اخترشناسان مشتاقانه منتظر رصدهای آتی برای کسب اطلاعات بیشتر هستند.
کشف اخیر یک مشتری-مانند داغ دارای ترانزیت در کنار یتاره ی قدر هشتم HD ۱۸۹۷۳۳ به ما فرصتی طلایی برای مطالعه ی اتمسفر سیاره های فراخورشیدی، با استفاده از مزایای کسوف ثانویه اهدا میکند.



● آینده ای جالب

سیلی از اطلاعات درباره ی HD۲۰۹۴۵۸b در سال جدید دسته بندی اتمسفر یک سیاره ی فراخورشیدی را برای اولین بار با جزییات، مقدر می سازد. با استفاده از سه ابزار اسپیتزر، ما می توانیم به همان خوبی که دمای سطح سیاره را اندازه میگیریم، به وجود بخار آب، مونوکسید کربن و متان هم اشاره کنیم. به علاوه تلسکوپ کوچک کانادایی Most
( Aicrovariability and Ascillations of Stars) هم HD ۲۰۹۴۵۸b را در طول موجهای مرئی و با استفاده از گرفتهای ثانویه مکرر رصد کرده که نور منعکس شده ی سیاره را تخمین بزند.

پس از تکمیل تجزیه و تحلیل، این می تواند به ما نشان دهد که آیا ابری وجوذ دارد یا نه. بعلاوه، براون و همکارانش در حال بررسی طیفهای هابل هستند که چند سال پیش در هنگام ترانزیتهایی و برای اندازه گیری میزان بخار آب گرفته شد. اسپیتزر با دو تا از ابزارهایش TrES-۱ را هم رصد می کند.همچنین در ماههای آتی اسپیتزر هفت مشتری-مانند داغ بدون ترانزیت را برای پیدا کردن نیز بروندادهای مختلف نور در مدارشان رصد می کنند. این سیارات مشتری-مانند باید به طرز جزر و مد گونه ای به ستاره ی مادرشان قرار گرفته باشند، بطوریکه همیشه یک سمت خود را به ستاره ی مادرشان نشان می دهند، مثل ماه که از روی زمین تنها یک سمتش قابل مشاهده است.

با قسمتهای ابدی شب و روز، سیاره دو دمای کاملاً متغیر را تجربه می کند. بادهای خیلی سریع، که شاید سرعتشان به سرعت صوت نیز برسد، ممکن است گرما را از طرف روز به طرف شب پخش کند. اندازه گیری هر اختلاف مداری میتواند به اخترشناسان کمک کند که دریابند انرژی جذب شده ی ستاره ای در سیاره جریان دارد. در چند سال آینده، تحقیقات درباره ی سیارات ترانزیت دار که در روی زمین انجام می گیرد، سیارات فراخورشیدی بسیاری آشکار خواهند شد. بویینگ ۷۴۷ اصلاح شده ی ناسا به نام سوفیا (Stratospheric Ovservatory for Infrared Astronomy) از جایگاهش و از فراز بیشترقسمتهای جو زمین، و با استفاده از تلسکوپ فروسرخ ۲.۵ متری اش، سیارات ترانزیت دار را در هنگام کسوف اولیه و ثانویه مورد مطالعه قرار می دهد. سوفیا ماموریت علمی اش در دو سال آینده آغاز می شود.

فضاپیمای ساخت فرانسه و سازمان فضایی اروپا، کوروت در سپتامبر ۲۰۰۶ به بالای جوزمین پرتاب می شود، همچنین فضاپیمای کپلر ناسا، که برای پرتاب در سال ۲۰۰۸ برنامه ریزی شده، به دنبال سیارات ترانزیت دار کوچک می گردند. فقط تلسکوپهای فضایی این دقت را برای شناسایی چنین اجسامی دارند. کپلر اجسام هم اندازه ی زمین را پیدا می کند،مثل بسیاری از سیارات هم اندازه ی مشتری، نپتون و ابرزمین ها در فواصل مختلف از ستاره ی مادرشان.

ترجمه : آرش فراست

--http://persianastronomy.blogfa.com--

کپی پیست ( منبع ) : آفتاب

[Nasser]

با استفاده از تکنولوژی laser comb دانشمندان قادر خوهند بود سیارات زمین مانند را در فراسوی منظومه شمسی کشف کنند.
مدتی است که روش های جدیدی برای یافتن سیارات فراخورشیدی کشف می شود روش های بسیار متنوع و ابتکاری که شاید بتوان به کمک آن سیارات زمین مانند را در فراسوی مرز های منظومه شمسی کشف کرد .
تکنولوژی جدیدی که دانشمندان از آن کمک می گیرند بسیار شگفت انگیز است . این دستگاه جدید laser comb نامیده می شود که از ترکیب یک ساعت اتمی بسیار دقیق با پالس های فمتو ثانیه ای(ميليونيم يک میلیارد ثانیه!!) نور لیزر ساخته شده و قادر است که طول موج نور را به میزان بسیار بسیار دقیق اندازه گیری کند .

http://www.parssky.com/news/my_documents/pictures6/F5C_2.JPG

این دستگاه که به آن astro-comb نیز می گویند ، به دانشمندان امکان می دهد از روش انتقال دوپلری با دقتی فوق العاده استفاده کنند و خطوط طیفی نور ستاره را 60 بار بهتر و دقیق تر روش های موجود حساب کنند .
ستاره شناسان در 10 سال گذشته از روش انتقال دوپلری برای یافتن سیارات فراخورشیدی از روش انتقال دوپلری استفاده می کردند که با توجه به تکنولوژی های موجود قادر به اندازه گیری خطوط طیفی با دقت 60 سانتیمتر در ثانیه بودند.این دقت تنها برای کشف سیاراتی با بیش از 5 برابر جرم زمین کارایی دارد و میتواند چنین فراخورشیدی های پرجرمی را تنها وقتی در نزدیکی ستاره مادر چرخش میکنند آشکار کند(یعنی حداکثر تا فاصله معادل مدار عطارد) . اما برای یافتن فراخورشیدی های هم جرم زمین با مداری شبیه به مدار زمین دقتی برابر با 5 سانتی متر بر ثانیه نیاز است . محققان باور دارند با این روش جدید می توان حتی به دقتی معادل با 1 سانتیمتر بر ثانیه نیز دست یافت .
دانشمندان نمونه اولیه این دستگاه را در ژون 2008 بر روی تلسکوپMMTآریزونا آزمایش خواهند کرد و در سال 2009 دستگاه اصلی بر روی تلسکوپ 4.2 متری ویلیام هرشل(واقع در جزایر قناری) نصب خواهد شد .
مخترعان laser comb جان ل.هال و تئودور هانش در سال 2005 مشترکا جایزه نوبل فیزیک را به خاطر این اختراع دریافت کردند .این تکنولوژی ابتدا در مشاهدات شیمیایی و مخابرات از راه دور مورد استفاده قرار گفت اما ستاره شناسان بر این باورند که استفاده از این دستگاه در زمینه نجوم نه تنها به کشف فراخورشیدی های زمین مانند کمک می کند بلکه می توان با نصب آن بر روی تلسکوپ های بزرگتر ، اندازه گیری های مستقیمی از انرژی تاریک انجام داد .

منبع : علم نجوم