سیاره ای با سه خورشید؛ KELT-4Ab در یکی از عجیب ترین منظومه های کیهانی

در میان هزاران سیاره فراخورشیدی که تاکنون شناسایی شده اند، بیشتر منظومه ها شباهتی کم و بیش به منظومه شمسی دارند؛ یک ستاره در مرکز و سیاره هایی که به دور آن می چرخند. بعضی منظومه ها اما دو ستاره دارند و در موارد بسیار نادر، یک سیاره در سامانه ای با سه ستاره قرار گرفته است. یکی از مشهورترین نمونه ها KELT-4Ab است؛ غول گازی عجیبی که در یک منظومه سه ستاره ای قرار دارد و آسمان آن می تواند منظره ای شبیه داستان های علمی تخیلی داشته باشد.

KELT-4Ab در سال 2016 به عنوان یکی از معدود سیارات شناخته شده در منظومه های سه ستاره ای معرفی شد. این سیاره به دور ستاره اصلی سامانه، یعنی KELT-4A، می چرخد و دو ستاره دیگر با نام های KELT-4B و KELT-4C در فاصله بسیار بیشتری قرار گرفته اند. ساختار این منظومه به اصطلاح «سلسله مراتبی» است؛ دو ستاره کوچک تر یک منظومه دوتایی تشکیل می دهند و این جفت در فاصله بسیار بیشتری به دور ستاره اصلی می چرخد.

سیاره ای بزرگ تر از مشتری

KELT-4Ab یک غول گازی از نوع مشتری داغ است؛ یعنی سیاره ای بزرگ و گازی که برخلاف مشتری در منظومه شمسی، در فاصله بسیار کمی از ستاره خود قرار دارد.

این سیاره حدود 0.9 برابر جرم مشتری را دارد، اما شعاع آن تقریبا 1.7 برابر شعاع مشتری است. چنین ابعاد بزرگی در مقایسه با جرم سیاره، یکی از ویژگی های مهم KELT-4Ab محسوب می شود و دلیل دیگری است که اخترشناسان آن را یک غول گازی «متورم» یا منبسط شده می دانند. داده های آرشیو سیارات فراخورشیدی ناسا نیز شعاع آن را حدود 1.699 برابر مشتری و جرم آن را حدود 0.9 برابر مشتری ثبت کرده اند.

اما ویژگی عجیب تر این سیاره، فاصله بسیار کم آن از ستاره مادر است. KELT-4Ab تنها حدود 0.043 واحد نجومی از KELT-4A فاصله دارد؛ یعنی فاصله آن از ستاره اش تنها کسری از فاصله زمین تا خورشید است. همین نزدیکی باعث شده یک دور کامل گردش مداری آن تنها 2.99 روز طول بکشد.

در واقع، چیزی که در زمین یک سال طول می کشد، در KELT-4Ab کمتر از 3 روز طول می کشد.

سه ستاره در آسمان یک سیاره

اگر می توانستیم از بالای جو KELT-4Ab به آسمان نگاه کنیم، ستاره اصلی منظومه بسیار بزرگ تر از خورشید در آسمان زمین دیده می شد. فاصله بسیار کم سیاره از KELT-4A باعث می شود این ستاره حدود 40 برابر بزرگ تر از خورشید زمین در آسمان به نظر برسد.

اما این تنها ستاره ای نیست که در آسمان این جهان دیده می شود.

دو ستاره دیگر، یعنی KELT-4B و KELT-4C، در فاصله بسیار بیشتری قرار دارند و یک منظومه دوتایی تشکیل می دهند. این دو ستاره حدود 30 سال زمان نیاز دارند تا یک دور کامل به دور یکدیگر بچرخند. جالب تر اینکه همین جفت ستاره در مقیاس بسیار بزرگ تر، حدود 4000 سال زمان نیاز دارد تا یک دور کامل به دور KELT-4A و سیاره آن طی کند.

از سطح یک سیاره سنگی شاید تصور دیدن سه خورشید در آسمان هیجان انگیز باشد، اما KELT-4Ab یک غول گازی است و سطح جامد مشخصی مانند زمین ندارد.

با این حال، دو ستاره کوچک تر در آسمان این سیاره تقریبا به اندازه ماه کامل از زمین روشن به نظر می رسند. بنابراین منظره آسمان آن می تواند بسیار متفاوت از هر چیزی باشد که در منظومه شمسی تجربه می کنیم.

چرا این سیاره برای دانشمندان مهم است؟

اهمیت KELT-4Ab فقط به داشتن سه ستاره در منظومه آن محدود نمی شود. این سیاره نمونه ای ارزشمند برای بررسی یکی از پرسش های مهم درباره غول های گازی موسوم به مشتری های داغ است: چرا بعضی از سیارات عظیم گازی تا این اندازه به ستاره خود نزدیک می شوند؟

بر اساس مدل های رایج، سیارات غول پیکر گازی باید در فاصله بسیار بیشتری از ستاره شکل بگیرند؛ درست مانند مشتری که در بخش های بیرونی منظومه شمسی قرار دارد. بنابراین وجود سیاره ای با اندازه مشتری در فاصله ای بسیار نزدیک از ستاره، این پرسش را ایجاد می کند که چنین سیاره ای چگونه به مدار فعلی خود رسیده است.

پژوهشگران احتمال داده اند که حضور دو ستاره دیگر در این منظومه می تواند در تکامل مداری KELT-4Ab نقش داشته باشد. برهم کنش های گرانشی میان این اجرام می تواند در طول زمان مدار سیاره را تغییر داده و به مهاجرت آن به سمت ستاره میزبان کمک کرده باشد. البته سازوکار دقیق شکل گیری و تحول چنین منظومه ای همچنان موضوع مطالعه است.

چگونه سه ستاره بودن این منظومه کشف شد؟

نکته جالب این است که وجود سه ستاره از ابتدا مشخص نبود.

رصدهای اولیه توسط تلسکوپ های پروژه KELT نشان دادند که جسمی در حال عبور از مقابل KELT-4A است و باعث کاهش بسیار جزئی نور آن می شود. این روش که «گذر» نام دارد، یکی از روش های اصلی کشف سیارات فراخورشیدی است.

اما بررسی های دقیق تر با تصویربرداری با وضوح بالا نشان داد که در نزدیکی ستاره اصلی، نه یک ستاره همراه، بلکه دو ستاره وجود دارند. به این ترتیب مشخص شد KELT-4A بخشی از یک منظومه سه ستاره ای است و سیاره ای که پیش تر به عنوان یک مشتری داغ شناخته شده بود، در واقع در یکی از نادرترین محیط های ستاره ای شناخته شده قرار دارد.

KELT-4Ab امروز

KELT-4Ab همچنان یک سیاره فراخورشیدی تاییدشده در آرشیو ناسا است و رصدهای جدیدتر نیز وجود آن را تایید کرده اند. داده های فعلی آرشیو ناسا فاصله ستاره میزبان KELT-4A را حدود 218 پارسک، معادل تقریبی 711 سال نوری، نشان می دهند. بنابراین عدد حدود 685 سال نوری که در گزارش های زمان کشف منتشر شد، به داده های فاصله ای همان دوره مربوط است و برای یک متن امروزی بهتر است از مقدار جدیدتر استفاده شود.

KELT-4Ab شاید هیچ شباهتی به زمین نداشته باشد، اما دقیقا به همین دلیل اهمیت دارد. این جهان گازی داغ، در منظومه ای با سه ستاره قرار گرفته، کمتر از 3 روز یک بار به دور ستاره خود می گردد و همزمان تحت تاثیر گرانشی دو ستاره دیگر است؛ منظومه ای که نشان می دهد معماری سیاره ای در کیهان می تواند بسیار پیچیده تر و عجیب تر از منظومه شمسی باشد.