بشنویدپادکست آستروپدیا را بشنوید یا برای بعد دانلود کنید

سرعت شعاعی یا RADIAL VELOCITY چیست؟

از روش سرعت شعاعی همچنین به عنوان طیف سنج دوپلر (Doppler) نیز نام برده می شود. این روش یکی از موثرترین راه های مکان یابی سیاره های فراخورشیدی با استفاده از فناوری های موجود است. اگر چه دانشمندان وعده هایی برای اکتشافات بزرگتر در آینده داده اند, اما تا به امروز بیشترین آمار اکتشاف به این روش تعلق دارند.

روش سرعت شعاعی بر این واقعیت متکی شده که یک ستاره با وجود سیاره های مدارگرد, ثبات خود را از دست خواهد داد. در واقع این ستاره در پاسخ به گرانش وارد شده از سیاره در ساختاری هر چند کوچک و بیضی شکل حرکت خواهد کرد که از نمای دور در طیف نوری یا مولفه های رنگی ستاره قابل مشاهده است. در این صورت اگر ستاره در حال نزدیک شدن به مشاهده کننده باشد, طیف نوری به آهستگی به سمت آبی انتقال یافته و در صورتی که در حال دور شدن باشد به سمت قرمز تمایل پیدا می کند.

تلسکوپ ۳٫۶ متری در لاسیلای (La Silla) شیلی (Chile). این تلسکوپ گنبدی شکل تا به امروز برای کشف تعداد زیادی از سیارات فرازمین با استفاده از سرعت شعاعی مورد استفاده قرار گرفته است.

برای شکار سیاره های بیگانه بر روی زمین می توان نور حاصل از ستاره ها را با استفاده از طیف نگار های بسیار حساس برای تغییرات دوره ای در رنگ های قرمز و آبی ردیابی کرد. اگر این تغییرات قانونمند و منظم باشند, خود را در دوره های روزانه, ماهانه یا حتی سالانه تکرار خواهند کرد. این بدان معناست که ستاره مورد بررسی حتی با شتاب بسیار کمی به جلو و عقب حرکت کرده یا به طور دقیق تر در چرخه های منظم به سمت زمین یا دور از آن تغییر مکان می دهد. پدیده ای که عموما به خاطر جسمی در مدار یک ستاره به وجود می آید که در صورت برخورداری از جرم کم می تواند به عنوان سیاره در نظر گرفته شود.

موفقیت های این روش به واسطه تولید طیف سنج های فوق العاده حساس در سال های اخیر به دست آمده اند. حسگر هایی که حتی می توانند کوچکترین حرکات ستاره ها را نیز مورد بررسی قرار دهند. یکی از این دستگاه ها, طیف سنج مورد استفاده توسط گروه شکارچی سیاره ای جف مارسی (Geoff Marcy) بوده که امکان مشاهده ستاره هایی با حرکت آهسته تا ۳ متر در ثانیه را فراهم می کند. ادغام دستگاهای پیشرفته و وابستگی این گروه به دانشگاه برکلی کانادا (Berkeley) باعث شده تا بیش از نیمی از سیاره های کشف شده تا به امروز به نام این گروه ثبت شده باشند.

 مزایا

هر چند صحبت کردن از موفقیت در یک ایده بسیار سخت است. اما در ظاهر سرعت شعاعی اولین روش موفق در یافتن سیاره ها فرازمینی و مسئول یافتن صدها جهان دور می باشد. همچنین سرعت شعاعی موثر ترین روش در کشف سیارات فرازمینی از روی زمین تا به امروز بوده است.

اشکالات

یکی از ویژگی های بنیادی در روش سرعت شعاعی, ناتوانی آن در اندازه گیری جرم دقیق سیاره های دور بوده و به همین خاطر یک برآوردی از حداقل جرم ارائه می دهد. از جرم به عنوان معیار اصلی در تشخیص سیاره نسبت به ستار های کوچک  استفاده می شود, که خود مشکلی جدی برای شکارچیان سیاره ای خواهد بود. برخی از منجمان معتقدند که بسیاری از سیاره های کشف شده با این روش ممکن است تنها ستاره هایی با جرم پایین باشند.

روش سرعت شعاعی تنها می تواند دور شدن یا نزدیک شدن ستاره ها نسبت به زمین را تشخیص دهد, بنابراین در صورتی که مدار ستاره در نمایی رو در رو با زمین باشد, تمام حرکات ستاره از دور شدن تا نزدیک شدن به زمین توسط طیف سنج های دقیق قابل تشخیص بوده و جرم سیاره به راحتی قابل اندازه گیری خواهد بود.

اما اگر صفحه مداری در هنگام مشاهده در نمای بالا نسبت به زمین باشد, حرکات ستاره توسط رصد کننده قابل مشاهده نخواهند بود. در این صورت حتی اگر ستاره به طور قابل توجهی در جای خود خود حرکت کند, هیچ کدام در حال دور شد یا نزدیک شدن به زمین نخواهند بود. در نهایت وقتی هیچ تغییری در طیف نوری ستاره به دست نیاید, مشاهده کننده نیز از سیاره های موجود در مدار ستاره بی اطلاع خواهند ماند.

نمودار سرعت شعاعی از ستاره موسوم به پگاسوس ۵۱ (Pegasi) که اولین ستاره کشف شده با استفاده از این روش است. نقاط موجود در مدار نشان دهنده اندازه گیری های واقعی هستند.

جرم سیاره های مدارگرد رابطه ای مستقیم با نسبت حرکات ستاره دارد. به همین خاطر در صورتی که حرکات ستاره به طور کامل ثبت نشوند, جرم سیاره کمتر از میزان واقعی اندازه گیری شده و تنها نمایی حداقلی از آن به دست خواهد آمد.

بخشی از جرم سیاره های دور تعیین مدار آنها قابل تشخیص خواهد بود. با این حال یافتن سیاره ای با زاویه دیده مناسب توسط دانشمندان اتقاقی نادر است. به همین خاطر در بسیاری از بررسی ها اجرام سنگین وزن به اشتباه به عنوان سیاره های بزرگ شناخته می شوند.

یکی دیگر از اشکالات وارد شده به روش سرعت شعاعی, یافتن سیاره هایی با امکان میزبانی حیات است. در اوایل بیشتر سیاره های کشف شده با طیف سنج ها در میان دانشمندان به عنوان مشتری های داغ (Jupiter) شناخته می شدند. این سیاره های بزرگ اکثرا غول های گازی بودند که با سرعتی باور نکردنی در مداری کوچک به دور ستاره خود می چرخیدند.

ابعاد بزرگ, دوره های کوتاه و نزدیکی بیش از حد به ستاره والد, همگی شرایط مناسبی را به وجود آورده تا مشاهده با طیف سنج را ساده تر کنند. در مقابل سیاره های سردتر با مدار دورتر, تکانه های معتدل تری بر ستاره خود وارد کرده و برای تکمیل مدار خود به سال ها وقت نیاز دارند. عواملی که در واقع کار را برای روش طیف سنجی دشوار خواهند کرد.

در حالی که مشتری های داغ به سادگی شناسایی می شوند, بعید به نظر می رسد که خانه ای مناسب برای پرورش حیات باشند. حتی بدتر از آن حضور چنین سیاره های در مرکز یک سامانه می تواند تاثیرات جدی بر روی همسایه های خود گذاشته و شانس حیات در آنها را نیز کاهش دهد.دبه عبارت دیگر در حالی که طیف سنجی, پنجره ای به سیارات خارج از منظومه خورشیدی بوده, با این حال بسیاری از سامانه های پیدا شده توسط این روش شانس بسیار کمی برای میزبانی حیات دارند.

منبع: planetary.org

افزودن دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *