بنا بر طیف به دست آمده از یک ستاره‌ی نزدیک، سیاره‌ای در پیرامون آن یافت شده‌است که با سرعت بالایی به دور خود می‌چرخد. این سیاره که هم‌‌چنان جوان است، تابش‌های گرمایی دارد و با جابه‌جایی‌های طیف جذبی جو آن می‌توان تندی چرخش آن را به دست آورد. این دست‌آورد نخستین گام در تهیه‌ی نقشه‌های هواشناسی از چنین سیاره‌هایی است.

NASA/Goddard Space Flight Center/F. Reddy

سیاره‌ی β Pictoris b، پایین، دست چپ، تندتر از هر سیاره‌ای در دست‌گاه خورشیدی می‌چرخد.

ستاره‌شناس‌ها، برای نخستین بار، چرخش یک سیاره‌ی فراخورشیدی را با تحلیل چگونگی عبور نور از جو آن بررسی نموده‌اند. این مشاهده سرنخ‌هایی از چگونگی شکل‌گیری سیاره نیز به دست می‌دهد.

ایگناس اشنلن و همکارانش از دانشگاه Leiden، در هلند، در مجله‌ی Nature^۱ گزارش کرده‌اند که سیاره‌ی گازی‌ای که به دور ستاره‌ی β Pictoris می‌گردد، با تندی ۲۵ کیلومتر بر ثانیه، بر روی استوا، به دور خود می‌چرخد –تندتر از تمامی سیاره‌های دستگاه خورشیدی و ۵۰ بار تندتر از زمین. با آن که قطر سیاره‌ی β Pictoris b شانزدده برابر زمین بوده و ۳۰۰۰ بار سنگین‌تر است، یک روز بر روی این سیاره، تنها هشت ساعت به درازا می‌کشد.

سیاره‌های فراخورشیدی عموما در درخشند‌گی ستاره‌ی مادرشان پنهان شده و تنها به صورت غیرمستقیم کشف می‌شوند؛ اما β Pictoris b نخستین موردی است که با تصویربرداری مستقیم یافت شده‌است^۲؛ تنها به این سبب که سیاره‌ی پرجرم و تقریبا ۲۰ میلیون ساله‌ مذکور همچنان آن قدر جوان هست که گرم بوده و به شدت در طول موج زیرسرخ تابش کند. افزون بر این، دست‌‌گاه ستاره‌ای تنها ۲۰ پارسک یا ۶۵ سال نوری از زمین فاصله دارد - β Pictorisبخشی از صورت فلکی ِ Pictor، در جنوب آسمان، بوده و با چشم غیرمسلح نیز می‌توان آن را دید –و سیاره‌ی گفته‌شده در فاصله‌ی زیادی از آن حرکت می‌کند؛ چیزی در حدود دو برابر فاصله‌ی مشتری از خورشید.

ویژگی‌های گفته‌شده، به همراه ترکیب ستاره و سیاره‌اش، این امکان را به گروه اشنلن داد تا با به کار بستن تلسکوپ بزرگ صحرای آتاکاما، در شمال شیلی، بر نور زیرسرخ گسیل‌شده از β Pictoris b تمرکز کنند. تاینه کوری، ستاره‌شناسی از دانشگاه Toronto، می‌گوید: «هیجان‌انگیز است که دیدگاه تازه‌ای در مورد ویژ‌گی‌های سیاره‌های فراخورشیدی یافته‌ایم».

پژوهشگران تندی چرخش این سیاره را، با چگونگی عبور نور زیرسرخ گسیل‌شده‌ی آن از جو کربن‌مونواکسید‌ش، اندازه‌گیری کرده‌اند.

در هر لحظه از زمان، نیمی از سیاره به سمت ناظر زمینی چرخیده و طیف مربوط به تابش آن بخش از سیاره به سمت طول موج‌های آبی‌تر (کوتاه‌تر) جابه‌جا می‌شود؛ نیمه‌ی دیگر از ناظر زمینی دورتر شده و طیف نورش به سمت طول موج‌های سرخ‌تر (بلندتر) می‌رود. وضوح تصویر هیچ تلسکوپی آن قدر بالا نیست که بتواند دو سمت سیاره را تفکیک کند؛ و نور گسیل‌شده از هر دو سمت با هم ترکیب شده و به صورت اشتراکی یک پیکسل می‌سازند. اما جابه‌جایی به سرخ و آبی، با یک‌دیگر، خط جذب کربن‌مونو اکسید در طیف را پهن می‌کنند. این گروه با استفاده از میزان پهن‌شده‌گی، دریافتند که β Pictoris b، در استوا، دو بار تندتر از مشتری می‌چرخد.

انتظار می‌رود با سردتر شدن و کوچک‌تر سیاره، چرخش آن تندتر شود؛ درست مانند اسکیت‌بازی که در هنگام چرخش روی یخ، تندی‌ش با بستن بازوها بیش‌تر می‌شود. گروه اشنلن تخمین می‌زند که چرخش سیاره با گذشت چند صد میلیون سال، تا ۴۰ کیلومتر بر ثانیه رسیده و هر سه ساعت یک بار غروب ستاره‌اش را ببیند.

اندازه‌گیری چرخش سیاره با روندی که در دست‌گاه خورشیدی دیده‌ می‌شود، هم‌خوانی دارد: به استثنای عطارد و زحل، سیاره‌های سنگین‌تر، تندتر می‌چرخند. این می‌تواند به این سبب باشد که هرچه یک سیاره جرم‌دارتر باشد، ماده‌ی بیش‌تری در خود انباشته است؛ و این سبب می‌شود تا در مراحل پایانی شکل‌گیری، چرخنده‌گی اضافه‌ای وارد شود. اما بنا بر گفته‌ی اشنلن معما از آن جایی آغاز می‌شود که نمی‌دانیم رابطه‌ی جرم-چرخنده‌گی در سیاره‌های گازی‌ای مانند β Pictoris b و مشتری نیز مانند سیاره‌‌های صخره‌ای‌ای مانند زمین است.

یان کروسفیلد از موسسه‌ی ستاره‌شناسی ماکس پلانک، در Heidelberg، آلمان، می‌گوید: تعیین چرخنده‌گی، نخستین گام در تهیه‌ی نقشه‌های هواشناسی در جو سیاره‌های فراخورشیدی نوپا است. او توضیح می‌دهد: تغییرات در طیف جذبی یک سیاره در زمان چرخش می‌تواند نشان‌دهنده‌ی وجود ابرهایی در جو آن باشد. پیش از این، و در سال جاری، او و هم‌کاران‌ش از این روش برای تهیه‌ی نخستین نقشه‌ی هواشناسی یک کوتوله‌ی قهوه‌ای چرخان^۳ استفاده کردند. مقاله‌ی آینده‌ی او در Astronomy & Astrophysics^۴ ، توانایی تهیه‌ی نقشه‌های مشابه در سیاره‌های مشتری‌اندازه‌ را مطرح می‌کند. برای چنین کاری نسل تازه‌ای از تلسکوپ‌های بزرگ زمینی نیاز خواهد بود.

منبع:

first-exoplanet-seen-spinning

مرجع:

1. Snellen, I. A. G. et al. Nature 509, 63–65 (2014).
2. Lagrange, A.-M. et al. Astron. Astrophys. 493, L21–L25 (2009).
3. Crossfield, I. J. M. et al. Nature 505, 654–656 (2014).
4. Crossfield, I. J. M. Astron. Astrophys. (in press), available at http://arxiv.org/abs/1404.7853 (2014).