ستاره‌شناسان دومین ابَرزمین را در منظومه‌ای با فاصله‌ی ۱۱۱ سال نوری کشف کردند

جست‌وجوی سیارات خارج از منظومه‌ی شمسی منجر به کشف‌های جذابی شده است. جدای از سیاره‌هایی که نمونه‌های پرجرم‌تر همتایان خود در منظومه‌ی شمسی هستند (ابَرمشتری یا ابَرزمین‌ها)، تعداد دیگری از سیارات هم هستند که مرز بین این طبقه‌بندی‌ها را پر کرده‌اند. گاهی اوقات بررسی‌ها منجر به کشف منظومه‌های چندسیاره‌ای هم شده‌اند؛ از جمله منظومه‌‌ای پیرامون یک کوتوله‌ی سرخ به نام K2-18 که در فاصله‌ی ۱۱۱ سال نوری از زمین قرار گرفته است.

اخیرا یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان، با استفاده از جستجوگر HARPS رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO)، به بررسی یک سیاره‌ی خارجی پرداخته‌اند که قبلا در این منظومه‌ (K2-18b) کشف شده است و به این طریق به وجود سیاره‌ی خارجی دوم پی بردند. بررسی و شرح دقیق یافته‌های این تیم با عنوان «توصیف منظومه‌ی چندسیاره‌ای K2-18 با HARPS» در مجله‌ی ستاره‌شناسی و اخترفیزیک منتشر خواهد شد.

این پژوهش با پشتیبانی انجمن پژوهش و علوم ملی کانادا (NSERC) و مؤسسه‌ی پژوهشی سیاره‌های خارجی، مجموعه‌ای از دانشمندان و دانشجویان دانشگاه مونترآل و دانشگاه مک‌گیل اجرا شده است. تیمی شامل اعضای دانشگاه جنوآ با رهبری ریان کلوتیه، دانشجوی دکترای مرکز علوم سیاره‌ای دانشگاه تورنتو و مؤسسه‌ی پژوهشی سیاره‌های خارجی (iREx) دانشگاه مونترآل، دانشگاه گرنوبل آلپز و دانشگاه پروتو تشکیل شد.

این تیم با امید توصیف سیاره‌ی خارجی K2018b و شناسایی ماهیت واقعی آن، بررسی را آغاز کرد. وقتی K2018b برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ کشف شد، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که این سیاره در یک محدوده‌ی قابل سکونت ستاره‌ای در حال چرخش است (محدوده‌ی طلایی) و با توجه به فاصله‌ی سیاره‌ی K2-18b از ستاره‌اش، مقادیر مشابه تشعشع زمین دریافت می‌کند. بر اساس تخمین‌های مربوط به اندازه‌ی سیاره، این سؤال به‌ وجود آمد که سیاره یک ابَرزمین است یا یک مینی نپتون.

به همین دلیل، کلوتیه و تیم او به بررسی جرم سیاره پرداختند. بررسی جرمی یک گام مهم به سمت شناسایی ویژگی‌های جوی و ترکیب سیاره است. به این منظور، اندازه‌گیری‌های سرعت شعاعی K2-18 را با استفاده از اسپکتوگراف HARPS به دست آوردند. با این اندازه‌گیری‌ها توانستند محدودیت‌های جرمی را بر سیاره‌ اعمال کنند؛ اما به نتیجه‌ای فراتر از آن رسیدند.

ریان کلوتیه در بیانیه‌ی مطبوعاتی UTC می‌گوید:

قابلیت اندازه‌گیری جرم و چگالی K2-18b چشمگیر بود؛ اما کشف یک سیاره‌ی خارجی جدید هم به همان اندازه هیجان‌انگیز بود … اگر به جرم و شعاع برسید می‌توانید چگالی جرمی سیاره را اندازه‌گیری کنید و این اندازه‌ به شما می‌گوید که سیاره دقیقا از چه ساخته شده است.

اندازه‌گیری‌های سرعت شعاعی نشان می‌دهند که K2-18b دارای جرم تقریبی ۱.۹ ± ۸ برابر زمین و چگالی بالک ۱.۲ ± ۳.۳ g/cm^۳ است. این نتیجه سازگار با یک سیاره‌ی زمینی (سنگی) با پوشش گازی و بخشی آبی است که کمتر از ۵۰ درصد سطح آن را می‌پوشاند. به بیان دیگر، این سیاره می‌تواند یک ابَرزمین با جو کوچک گازی (مثل زمین) یا یک دنیای آبی با یک لایه‌ی ضخیم یخی باشد. آن‌ها شواهدی هم مبنی بر وجود یک ابَرزمین دوم به نام K2-18c پیدا کردند. طبق مشاهدات دلیل کشف نشدن K2-18c تاکنون این بود که مدار آن در یک صفحه قرار نگرفته است. کلوتیه در مورد این کشف می‌گوید:

وقتی برای اولین بار داده‌ها را روی میز قرار دادیم، سعی کردیم با توجه به این داده‌ها محاسبات را انجام دهیم. باید مطمئن شوید که سیگنال یا علامت، نویز نیست و برای بررسی نیاز به تحلیل دقیق دارید؛ اما مشاهده‌ی علائم اولیه، علامت خوبی برای وجود یک سیاره‌ی دیگر بود … البته این یک کشف جدید نبود؛ زیرا در ابتدا باید یک مجموعه از مراحل طی شوند. زمانی که تمام مراحل طی شدند، وجود سیاره‌ی دیگر قطعی شده بود.

متأسفانه، سیاره‌ی جدید K2-18c در فاصله‌ی نزدیک به دور ستاره‌ی خود می‌چرخد و در محدوده‌ی قابل سکونت قرار نمی‌گیرد. با این حال، احتمال قابل سکونت بودن K2-18b به قوت خود باقی می‌ماند و به ترکیب جرمی آن وابسته است. در آخر، بررسی‌های بیشتری روی این منظومه صورت خواهد گرفت که شامل بررسی‌های تلسکوپ جیمز وب ناسا (JWST) هم خواهد بود، این تلسکوپ در سال ۲۰۱۹ کار خود را آغاز می‌کند.

انتظار می‌رود این بررسی‌ها آخرین راز‌های مربوط به این سیاره‌ را فاش کنند و به این سؤال پاسخ دهند که این سیاره شبه زمین یا یک دنیای آبی است. به گفته‌ی کلوتیه، با داده‌های فعلی نمی‌توان این دو احتمال را از هم تشخیص داد. اما تلسکوپ جیمز وب (JWST) می‌تواند با بررسی جوی به این سؤال پاسخ دهد.

رن دویون، محقق اصلی اسپتکوگراف NIRISS، واسطه‌ی سازمان فضای کانادا روی سکوی JWST و یکی از مؤلفان این مقاله می‌گوید:

وجود این تلسکوپ ضروری است؛ تا اندازه‌ای که با استفاده از آن می‌توانید در مشاهده‌ی سیاره‌های خارجی، انتخابی عمل کنید. K2-18b یکی از بهترین اهداف برای بررسی جوی است و در بالای لیست اولویت قرار می‌گیرد.

کشف دومین ابَرزمین در منظومه‌ی K2-18 یک نشانه‌ی دیگر از منظومه‌های چندسیاره‌ای حول ستاره‌های نوع M (کوتوله‌ی سرخ) است. این منظومه که حداقل یک سیاره با جو ضخیم دارد، اطلاعات بیشتری درباره‌ی ماهیت جو سیاره‌های خارجی در اختیار ستاره‌شناسان قرار می‌دهد.