ستاره شناسان تایید کرده اند که به نظر می رسد ستاره J1407 همدمی با یک منظومه حلقه ای غول پیکر داشته باشد که ممکن است درون آن یک قمر فراخورشیدی (Exomoon) در حال شکل گیری باشد.

در اوایل قرن هفدهم میلادی، وقتی گالیله برای اولین بار تلسکوپش را به سمت سیاره کیوان(زحل) گرفت، حلقه های گسترده سیاره را به عنوان "گوش" های آن توصیف کرد. از آن زمان به بعد، ستاره شناسان حلقه های سیاره کیوان را به دقت مورد مطالعه و بررسی قرار داده اند و متوجه شدند که حلقه ها در واقع سیستمی پیچیده متشکل از تعداد بسیار زیادی ذرات یخ و سنگ در ابعادی بین 1 سانتی متر تا 10 متر (و یا از دیدگاهی دیگر از اندازه نوک انگشت کوچکتان تا ابعاد یک خانه کوچک) است. این ذرات به طور یکسان در در اطراف زحل گسترش پیدا نکرده اند و در عوض، شکاف هایی بسیار بزرگ در بین آنها وجود دارد که این شکاف ها توسط ماه های زحل به وجود آمده اند.

تجسم یک هنرمند از یک سیستم حلقه ای که به دور سیاره جوان و بزرگ یا کوتوله قهوه ای J1407b در حال چرخش است. همانند سال 2007، حلقه های نشان داده شده، باعث گرفتگی ستاره مادر شده اند. تجزیه و تحلیل دقیق حاصل از مشاهدات نشان می دهد که ظاهرا بیش از 30 حلقه مجزا در اطراف J1407b وجود دارد. اعتبار عکس: Ron Miller

تشکیل شدن حلقه ها برای سیارات بزرگ امری کاملا طبیعی محسوب می شود، به طور مثال در سیارات برزگ منظومه شمسی نیز شاهد این پدیده هستیم (ما حتی در اطراف یک سیارک نیز شاهد وجود حلقه ها بوده ایم.) علاوه بر این، ستاره شناسان فکر می کنند که قمر های بزرگ سیارات غول پیکر نیز نسخه های ارتقاء یافته ای از حلقه هایی هستند که ما امروزه مشاهده می کنیم. مثل صفحه هایی که گرداگرد ستاره های جوان وجود دارند و بعدا باعث تشکیل سیارات در اطراف آنها می شوند. اما در حال حاضر تنها یک مثال خوب برای این دیسک های سیاره ای به دور یک ستاره همدم در یک سیستم دوتایی موجود است، در اطراف ستاره ای به نام 1SWASP J140747.93-394542.6. (از این به بعد J1407)

مفصل ترین نگاه ها به این سیستم حلقه های یا به طور کلی هر گونه سیستم حلقه ای خارج از منظومه شمسی خودمان، توسط دو تن به نام های Matt Kenworthy (رصد خانه Leiden، هلند) و Eric Mamajek (دانشگاه روچستر) به دست آمده است.

Kenworthy و Mamajek، اخیرا در مقاله ای که توسط مجله اخترفیزیک (Astrophysical Journal) پذیرفته شده است،مشاهداتشان را از ستاره نزدیک و خورشید مانند 16 میلیون ساله ای به نام J1407 توصیف کرده اند و همکاران آنها با تشخیص یک کسوف در منحنی نور ستاره، برای آن یک همدم سیاره ای بزرگ کشف کرده اند. با این حال، در مقایسه با سایر گرفتگی های عادی که در سایر سیستم های دوتایی دیده می شود، عبور آن سیاره (با نام J1407b) از بین زمین و ستاره میزبانش باعث ایجاد یک الگوی گرفتگی غنی و بسیار پیچیده شده است. تیم تحقیق، این رفتار عجیب را ناشی از حضور یک سیستم چهار حلقه ای در اطراف J1407b با حداقل تعداد دو شکاف می دانند.

آنها توسط سیستم جستجوی سیاره SuperWASP، تجزیه تحلیل جدیدی از داده های به دست آمده انجام داده اند. این آنالیز جدید، ساختاری غنی در حلقه ها با حداقل 30 ساختار حلقه ای جداگانه را نشان می دهد. ساختار این حلقه ها خودشان به تنهایی و در مقایسه با استاندارد های منظومه شمسی ما،  با داشتن قطری به طول 1.2 برابر فصله بین زمین و خورشید و جرمی معادل با 100 کره ماه (یا تقریبا به اندازه جرم کره زمین)،  بسیار بزرگ محسوب می شوند. اگر این حلقه ها در اطراف سیاره کیوان بودند، قطری بیشتر از 14 برابر ماه کامل زمین داشتند و به حدی درخشان بودند که در طول روز نیز در آسمان ما دیده می شدند.

Mamajek می گوید: "این سیاره بسیار بزرگ تر از سیارات کیوان(زحل) و برجیس(مشتری) است و سیستم حلقه ای آن حدودا 200 برابر بزرگ تر حلقه های امروزی سیاره کیوان است. شما می توانید آن را به عنوان یک "ابر زحل" تصور کنید."

آیا یک قمر فراخورشیدی در حال شکل گیری است؟

شاید در بین تاییدات Kenworthy و Mamajek، موضوعی که از همه هیجان انگیز تر است، این باشد که یک شکاف بزرگ و واضح در حلقه های اطراف J1407b وجود دارد. به واسطه درکی که تا کنون از حلقه های سیاره کیوان داشته ایم، می دانیم که وجود یک شکاف در بین حلقه ها به معنای وجود یک قمر است. به گفته Kenworthy، یکی از نتایج واضحی که ممکن است بتوانیم از این موضوع بگیریم این است که یک قمر باعث تشکیل و حک شدن این شکاف شده است.

ستاره شناسان می توانند از اندازه شکاف برای تخمین زدن جرم قمری که آن را شکل داده است، استفاده کنند. این شکاف در دیسک J1407b، نشانگر جسمی خارجی با جرمی بین زمین و مریخ و با دوره تناوبی حدودا دو سال می باشد.

این نتایج باعث می شود تا همدم J1407b، یکی از "اولین" های بسیار هیجان انگیز در زمینه قمر های فراخورشیدی باشد. با وجود برخی نتایج وسوسه انگیز، مشاهدات فضاپیمای کپلر تا کنون هیچ قمر فراخورشیدی ای را به طور قطعی شناسایی نکرده است. ولی جست و جو برای پیدا کردن یک قمر فراخورشیدی به وسیله مشاهدات بسیار دقیق کپلر هم چنان ادامه دارد.

منجمان تخمین می زنند که دوره مداری J1407b حدودا 10 سال است، ولی متاسفانه آنها دقیقا نمی دانند که گرفتگی چه زمانی رخ خواهد داد. به گفته Mamajek، می تواند فردا، سال آینده یا حتی چندین سال بعد اتفاق بیفتد و ما نمی دانیم.گزارشات منجمان آماتور به انجمن ناظران ستارگان متغیر آمریکا (American Association of Variable Star Observers-AAVSO) تا کنون تعدادی از دوره های مداری احتمالی برای J1407b  را رد کرده اند و تیم Mamajek نیز هم چنان منجمان آماتور را تشویق می کند تا به آنها در تحت نظرگیری J1407کمک کنند. چنین مشاهداتی از سمت آماتور ها می تواند به تشخیص دادن زمان گرفتگی بعدی توسط حلقه ها و هم چنین محدود کردن دوره تناوبی، ابعاد و جرم همدم آن علاوه بر سایز و جرم حلقه ها، کمک بسیار زیادی بکند. افراد دز این زمینه می توانند مشاهدات خود از J1407 را به AAVSO گزارش کنند.

این نگاه اجمالی از حلقه ای در اطراف یک سیاره در یک منظومه شمسی جوان، به ستاره شناسان نگاهی رو به عقب و بسیار ارزشمند از گذشته احتمالی خودمان می دهد. آنها می توانند از این مشاهدات برای محدود کردن مدل های شکل گیری سیارات و شاید درک کردن بهتر تکامل منظومه شمسی ما در طول زمان استفاده کنند.

در این میان، ستاره شناسان در جستجوی بررسی دیگر مدل های نورسنجی برای پیدا کردن کسوف هایی هستند که توسط "سیستم های حلقه ای هنوز کشف نشده" اتفاق افتاده اند. Kenworthy توضیح می دهد که پیدا کردن کسوف ناشی از اجرامی شبیه به همدم نمونه J1407، تنها راه عملی ما برای مشاهده شرایط اولیه شکل گیری قمرها در آینده ای نزدیک است.  گرفتگی های J1407 هم چنین می توانند به ما این امکان را بدهند تا روی خصویات فیزیکی و شیمیایی دیسک های سیاره ای اولیه تحقیق کنیم.

مرجع: مقاله "Modeling Giant Extrasolar Ring Systems in Eclipse and the Case of J1407b: Sculpting by Exomoons?" نوشته شده توسط M. A. Kenworthy و E. E. Mamajek. تایید شده توسط مجله اختر فیزیک (Astrophysical Journal)