چگونه ریزهمگرایی گرانشی می‌تواند ابرزمین‌های واقع در مدارهای دور را شناسایی کند؟
منظومه‌های فراخورشیدی معمولاً چگونه به نظر می‌رسند؟ ظاهراً این منظومه‌ها با محله‌ی خورشیدی ما تفاوت‌های زیادی دارند. برای مثال، در بسیاری از آن‌ها سیاراتی از نوع مشتری‌های داغ و مینی‌نپتون‌ها وجود دارد؛ دسته‌هایی از سیارات که در منظومه شمسی ما دیده نمی‌شوند. همچنین، روش‌های کشف ما به طور عمده روی سیاراتی تمرکز دارد که به ستاره میزبان خود نزدیک‌تر هستند؛ بنابراین اطلاعات کمی درباره آن چیزی داریم که ممکن است در مدارهای دورتر وجود داشته باشد.
یک مطالعه جدید به بررسی یکی از روش‌های جستجوی سیاره‌ها پرداخته است که با عنوان «ریزهمگرایی گرانشی» شناخته می‌شود؛ بدین صورت که یک سیاره به عنوان لنز گرانشی عمل می‌کند و با بزرگ‌نمایی نور ستاره‌ای که به‌دورش می‌چرخد، باعث می‌شود که ستاره برای مدتی کوتاه روشن‌تر به نظر آید. ثبت این رویدادها دشوار است، اما می‌توانند نشانه‌هایی از وجود سیارات در مدارهای دورتر ارائه دهند. محققان این مطالعه شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد جمعیت قابل توجهی از «ابرزمین‌های سنگی» در مدارهایی مشابه با مشتری و زحل در حال حرکت هستند.
روش‌های کنونی کشف سیارات فراخورشیدی
دو روش اصلی که ما برای کشف سیارات فراخورشیدی استفاده می‌کنیم، با نام‌های «گذار» (یا ترانزیت) و «سرعت شعاعی» شناخته می‌شوند. در روش گذار، ما به ستاره نگاه می‌کنیم و افت‌های منظم در روشنایی آن را شناسایی می‌کنیم. این کاهش‌ها در نور ممکن است نشانه‌ای از گذر سیاره‌ای باشد که بخشی از ستاره را می‌پوشاند. در روش سرعت شعاعی، ما به دنبال تغییرات طول موج قرمز یا آبی در نوری هستیم که از ستاره دریافت می‌شود. این تغییرات ناشی از گرانش سیاره‌ای است که هنگام چرخش خود ستاره را در جهات مختلف جابه‌جا می‌کند.
تأثیر گرانشی یک سیاره زمانی که به ستاره میزبان نزدیک‌تر است، به وضوح قوی‌تر و محسوس‌تر می‌شود. همچنین، ستاره‌ها به دلایل مختلف ممکن است به طور موقت کم‌نور شوند. به همین دلیل، ما معمولاً استانداردی برای کشف سیارات تعیین کرده‌ایم که شامل مشاهده چندین گذر متوالی است. این موضوع باعث می‌شود که سیاره‌هایی با دوره‌های مداری کوتاه‌تر را شناسایی کنیم و در نتیجه بیشتر سیاراتی را که به ستاره خود نزدیک‌تر هستند، کشف می‌کنیم.
بنابراین، عمده اطلاعات ما درباره منظومه‌های فراخورشیدی از سیاراتی ناشی می‌شود که فاصله‌ای بسیار کمتر از زمین تا خورشید دارند. حتی دورترین جسمی که توسط تلسکوپ «کپلر» شناسایی شده، تنها به اندازه‌ی مریخ از ستاره‌اش فاصله دارد. درنتیجه‌ی این محدودیت، ما دچار سوگیری در مشاهدات هستیم و نمی‌توانیم سیاره‌های فراخورشیدی کشف‌شده را نماینده‌ی تمام دنیاهای موجود بدانیم.
روش ریزهمگرایی گرانشی برای کشف سیارات فراخورشیدی چالش‌هایی دارد؛ زمان و شرایط جوی باید مناسب باشد و اطلاعات زیادی از سیاره به ما نمی‌دهد
برای مثال، اگر ما از وجود یک ستاره با سیاره‌ای که دوره مداری آن مشابه مشتری است مطلع بودیم و از اواسط دهه ۱۹۹۰ (زمان کشف اولین سیارات فراخورشیدی) مشاهدات را آغاز کرده بودیم، به‌دلیل فاصله‌ی پهناور سیاره با ستاره‌اش، احتمالاً تاکنون تنها سه گذر را مشاهده می‌کردیم. برای سیاراتی با دوره‌هایی مشابه نپتون، شاید حتی هنوز هیچ گذری ثبت نمی‌شد.
ریزهمگرایی را می‌توان از نظر تأثیر نوری به عنوان معکوس رویداد گذار در نظر گرفت. در این حالت، ریزهمگرایی باعث می‌شود ستاره روشن‌تر به نظر برسد. اما شناسایی این رویدادها دشوار است؛ بخشی به دلیل این که شدت روشنایی‌ها نسبتاً کم است و همچنین ممکن است فقط برای چند ساعت ادامه داشته باشد. اگر یک رویداد ریزهمگرایی در طول روز یا در شرایط ابری اتفاق بیفتد و از فضا آن را مشاهده نکنید، به راحتی از دست خواهد رفت.
چالش دیگری که با ریزهمگرایی وجود دارد این است که اطلاعات زیادی درباره خود سیاره ارائه نمی‌دهد. روش گذار به ما ابعاد سیاره را نشان می‌دهند و روش سرعت شعاعی نیز محدودیت‌هایی برای جرم سیاره تعیین می‌کند. اما ریزهمگرایی معمولاً نسبت جرم سیاره به جرم ستاره را مشخص می‌کند و بدون داشتن اطلاعات دقیق از جرم ستاره، اطلاعات خاصی از ویژگی‌های آن ارائه نمی‌دهد.
سیاره‌ای شبیه زمین، مداری شبیه زحل
تیمی که مسئول مطالعه جدید است، به شبکه‌ای از تلسکوپ‌های ویژه رصد ریزهمگرایی در سراسر جهان متکی بود. این شبکه احتمال از دست‌دادن یک رویداد را به دلیل زمان‌بندی نامناسب یا شرایط جوی کاهش می‌دهد. مقاله جدید، هم به بررسی یکی از این رویدادهای ریزهمگرایی گرانشی می‌پردازد و هم سعی دارد تصویری کلی از تمام کشفیات سیاره‌ای احتمالی که این شبکه تاکنون انجام داده است، ارائه دهد.
رویداد ریزهمگرایی گرانشی مورد بحث در اینجا، با نام OGLE-2016-BLG-0007، ابتدا توسط پروژه‌ای مشابه به نام «OGLE» (آزمایش لنز گرانشی نوری) گزارش و به‌طور مستقل توسط یک شبکه تلسکوپی در کره جنوبی نیز شناسایی شد. این رویداد به عنوان بخشی از یک پدیده ریزهمگرایی گرانشی طولانی‌تر شناسایی شد که در آن ستاره نزدیک‌تر به عنوان لنز گرانشی عمل کرده و نور ستاره دوم را افزایش می‌دهد. در جریان این افزایش تدریجی نور که چند ماه ادامه یافت، یک افزایش جزئی در نور مشاهده شد. برای توضیح این افزایش جزئی چندین فرضیه وجود دارد، از جمله وجود یک ستاره سوم یا یک سیاره بسیار بزرگ در مداری نزدیک، اما بیشتر این فرضیات چندان محتمل به نظر نمی‌رسند. تنها توضیحی که منطقی به نظر می‌رسد، وجود یک سیاره در فاصله‌ای نسبتاً زیاد از ستاره‌ی میزبان است.
