سیارات فراخورشیدی

در این پوستر بیش از ۵۰۰ سیاره فراخورشیدی را می بینید که تا قبل از مهرماه ۱۳۹۴ کشف شده اند. سیاره‌ها در عکس بر حسب دما و چگالی شان مرتب شده‌اند. Credit: Martin Vargic

پس از کشف اولین سیاره فراخورشیدی حول یک ستاره خورشید مانند یعنی ستاره ۵۱ فرس اعظم (Mayor and Queloz, 1995) جستجو به دنبال سیارات فراخورشیدی ناگهان شدت گرفت. در حال حاضر تعداد سیارات کشف شده به سرعت در حال افزایش است. یکی از دلایل مهم در این روند نتایج بسیار موفق تلسکوپ فضایی کپلر بود. مسلماً موج بعدی سیارات فراخورشیدی مربوط به مأموریت گایا خواهند بود.

در مقایسه با تلسکوپ فضایی کپلر که محدوده طول موجی اش از ۴۰۰ تا ۸۰۰ نانومتر بود باید گفت که این محدوده اتفاقاً به محدوده تلسکوپ رصدخانه ملی نزدیک است. اما تلسکوپ کپلر برای داشتن بالاترین دقت نورسنجی به طور عمدی از حالت فوکوس خارج شده بود و روی مقدار ۱۰ ثانیه قوس تنظیم شده بود. در نتیجه بخش قابل توجهی از داده های کپلر نیز نیاز به رصدهای دقیق نورسنجی (spatially resolved) و طیف نگاری دارند و این گونه رصدها به خوبی با INO340 قابل اجرا هستند.

از طرف دیگر در مورد داده های اخترسنجی که گایا از منظومه های سیاره ای بدست می آورد، نیاز به اندازه گیری سرعت شعاعی است. بعلاوه برای منظومه هایی که دارای گذر سیاره ای هستند نیز رصدهای پشتیبانی اضافه لازم است. همزمان با این رصدها لازم است که درباره مشخصات ستاره های مرکزی این منظومه ها هم اطلاعات دقیق در دسترس باشد، مثل درخشندگی و تغییرات احتمالی اش، دمای مؤثر، فراوانی عناصر سنگین و پایداری کلی منظومه. تمامی این رصدها با تلسکوپ رصدخانه ملی ایران قابل انجام هستند و دارای اولویت بالا می باشند.

نقش ستاره مرکزی

دو  دهه ابتدایی کار در زمینه سیارات فراخورشیدی به طور عمده روی خود سیارات متمرکز شده است. تا کنون تلاش شده تا آنجا که می شود آن ها را کشف کرد. سیستم های کشف شده با هم و همین طور با منظومه شمسی خودمان از جنبه های مختلف مقایسه شده اند. و شکی هم نیست که تلاش های انجام شده نتیجه بخش هم بوده است و باعث رخداد یک پیشرفت سریع در شناخت ما از منظومه های سیاره ای شود. در مقایسه با این حجم کار، تا کنون توجه نسبتاً کمی به خود ستاره های مرکزی شده است.

با نگاه به منظومه های دیگر در می یابیم که در حال حاضر تصور اینکه ستاره مادر یک منظومه سیاره ای باید حتماً شبیه به خورشید ما باشد فرض اشتباهی است. حتی این تصور که برای داشتن سیارات زمین مانند نیاز به داشتن ستاره ای مثل خورشید خودمان داریم هم درست نیست. برای فهم شرایط مناسب و مختلف شکل گیری منظومه های سیاره ای و بوجود آمدن سیارات زمین مانند یا حتی قابل سکونت نیاز به انجام رصدهای بسیار بیشتری است و این زمینه ای است که تلسکوپ رصدخانه ملی می تواند در آن بسیار مؤثر باشد. یکی از کمترین کارهایی که می توان انجام داد برقراری ارتباط و همکاری با تلسکوپ های فضایی بین المللی است که در زمان فعالیت رصدخانه ملی بر روی این پروژه متمرکز هستند.

رصد گذر

لازم به ذکر است که تا کنون رصدهای متعدد و موفقی در میدان دید باز از گذر سیارات فراخورشیدی انجام شده است که اتفاقاً دهانه تلسکوپ آن ها از INO340 هم خیلی کوچکتر بوده است. با به کار گیری تلسکوپ رصدخانه ملی می توان این رصدها را به سمت ستاره هایی با قدر خیلی پایین تر برد. از طرف دیگر کیفیت بالای تصاویر INO340 به این معناست که می توان با آن به سراغ نواحی متراکم ستاره ای نیز رفت. این شامل خوشه های ستاره ای می شود که در حال حاضر جای آمار سیارات موجود در آن ها در بین اطلاعات موجود کاملاً خالی است. در نهایت به این نکته اشاره می کنیم که تلسکوپ رصدخانه ملی قابلیت رصد طول موج های فروسرخ نزدیک را دارد.

رصد ریزهمگرایی گرانشی سیارات و قمرهایشان

به طور کلی انتظار می رود هنگامی که یک تک سیاره حول ستاره مرکزی اش بچرخد مداری ثابت داشته باشد. از این رو در منظومه هایی که گذر دارند وقتی به منحنی نوری ستاره نگاه می کنیم باید یک منحنی بسته ببینیم. و از طرف دیگر اندازه گیری سرعت شعاعی هم می بایست یک محدوده ثابتی را بپوشاند. اما اگر در یک منظومه بیش از یک سیاره وجود داشته باشد این سیارات بر روی یکدیگر اثر خواهند گذاشت و این اثر دوره تناوب حرکت سیارات را تحت تأثیر قرار می دهد که این اساس روش ریز همگرایی گرانشی برای پیدا کردن سیارات است. با استفاده از این روش کشف و تعیین مشخصات اساسی سیارات حتی آن هایی که خیلی کم جرم هستند امکان پذیر می شود که البته نیاز به تلسکوپ های خیلی بزرگی هم ندارند (حتی زیر یک متر) و INO340 در این زمینه می تواند خیلی موفق باشد. خصوصاً از این منظر که هنگامی که یک سیاره با این روش کشف شد آنگاه می توان آن را با روش های دیگر توسط همین تلسکوپ مورد مطالعه قرار داد.

اولین تصویر مستقیم از سیاره‌ای فراخوشیدی که از در مدارش از یک طرف ستاره مرکزی به سمت دیگر آن حرکت کرده است. در بخش بیرونی تصویر نور بازتابی از قرص گاز و غبار این منظومه می بینید. Credit:ESO/A.-M. Lagrange

رصد مستقیم سیارات فراخورشیدی

با استفاده از حجم زیاد داده های موجود درباره سیارات فراخورشیدی ما هم اکنون می دانیم که سیارات بسیاری وجود دارند که بسیار بزرگ تر از غول های منظومه ما هستند. در صورتیکه از ابزار کمکی لازم استفاده شود INO340 می تواند این سیارات را به طور مستقیم رصد کند. از جمله آن ها می توان به اپتیک سازگار،‌ تاج نگار، استفاده از فیلترهای مناسب و پردازش قوی داده ها اشاره کرد. البته طراحی و پیاده سازی این ها کاری پیچیده است اما این اصلاً به این معنا نیست که INO340 قابلیت انجام آن یا مجهز شدن به این تکنولوژی ها را ندارد.

با این اوصاف و با توجه به قابلیت های تلسکوپ رصدخانه ملی دو روش برای رصد مستقیم سیارات فراخورشیدی محتمل تر به نظر می رسد. اول روش تداخل سنجی و دوم استفاده از تاج نگار چرخشی (vortex coronagraph).