وقتی تلسکوپ فضایی جیمز وب نور ستاره را خاموش کرد، سیاره فراخورشیدی غول پیکر از تاریکی بیرون آمد.

گاهی علم می تواند واقعا غیر شهودی به نظر برسد. به عنوان مثال، گاهی اوقات در نجوم، شما می توانید بیشتر را با نور کمتر ببینید. نمونه موردی: ظهور یک سیاره غول پیکر در مشاهدات انجام شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، زمانی که ستاره شناسان راهی برای جلوگیری از نور ستاره مادر این سیاره پیدا کردند.

سیاره فراخورشیدی یا سیاره فراخورشیدی مورد بحث 51 Eridani b (51 ERI b) است، یک غول گازی با جرمی برابر با 11 مشتری که به دور ستاره ای در فاصله 97 سال نوری از ما می چرخد. 51 ERI b در سال 2015 توسط تلسکوپ‌های زمینی کشف شد، اما این سیاره در مشاهدات منظومه توسط JWST وجود نداشت. این یک شکست خود JWST نبود. هیچ کس در توانایی های رصد قوی ترین تلسکوپی که بشر تا کنون در مدار زمین قرار داده است شک ندارد.

درعوض، این نور نتیجه نور ستاره ستاره 51 ERI A بود که این دنیای وحشتناک عظیم را پنهان کرد.

درخشان‌ترین سیاره‌ها 100000 بار کم‌نورتر از ستاره‌های میزبان خود هستند، به این معنی که دیدن آنها مانند مشاهده کرم شب تاب در اطراف فانوس دریایی است. حتی استفاده از ابزاری به نام تاج‌نگار برای مسدود کردن ستاره برای آشکار کردن سیاره کافی نیست، زیرا تمام نور ستاره‌ها را متوقف نمی‌کند. تنها راه حل برای این مشکل چشمگیر یک برنامه کامپیوتری برای از بین بردن نور ستاره است.

جیسون وانگ از دانشگاه نورث وسترن در بیانیه ای توضیح داد: «در 20 سال گذشته، اخترشناسان با مشاهده یک ستاره متفاوت و استفاده از تصویر آن به عنوان مرجع، با این مشکل مقابله کرده اند. سپس، آن تصویر مرجع را از رصد اصلی کم می کنند تا تابش خیره کننده ناخواسته را حذف کنند تا سیارات کم نوری که در غیر این صورت ممکن است پنهان شوند، آشکار شوند.

با این حال، این روند مشکلی دارد. حتی پایدارترین تلسکوپ ها هم «تلو تلو می زنند». به عنوان مثال، JWST به خنک‌کننده‌های سرمایشی نیاز دارد تا دستگاه NIRCam خود را فوق‌العاده سرد نگه دارد، و این خنک‌کننده‌ها دارای موتورهای کوچکی هستند که می‌توانند باعث ارتعاش آینه‌ها شوند. این حرکت هر چند جزئی، باعث پراکندگی در نور ستاره می شود.

نتیجه این است که تابش خیره کننده کافی برای پنهان کردن یک سیاره باقی مانده است، اما وانگ و همکارانش رویکرد جدیدی برای این مشکل ایجاد کردند.

تلسکوپ دوقلوهای دیجیتالی پایدارتر خود را

رویکرد جدید این تیم، یادگیری مبتنی بر فیزیک برای سیارات تصویربرداری (FLIP) نام دارد و شامل ایجاد یک "دوقلو" دیجیتالی از یک تلسکوپ است. اساسا یک ماکت مجازی است که نحوه عبور نور ستاره از آینه های تلسکوپ و رسیدن به آشکارسازهای آن را شبیه سازی می کند.

سپس این دوقلو به‌خوبی تنظیم می‌شود تا میلیون‌ها نقص کوچک را در تلسکوپ اصلی ایجاد کند. دوقلو دیجیتال سپس بهینه سازی می شود تا زمانی که با مشاهدات تلسکوپ واقعی هماهنگ شود. سپس ستاره شناسان می توانند تابش خیره کننده شبیه سازی شده را از تصویر اصلی حذف کنند.

برای ارزیابی اعتبار این تکنیک، محققان نگاهی دوباره به مشاهدات JWST از دو منظومه ستاره‌ای با سیاره‌های فراخورشیدی، HIP 65426 و 51 Eridani و یک منظومه به نام TYC 5899، بدون سیارات شناخته‌شده انداختند.

محققان دریافتند که از نظر تشخیص سیارات فراخورشیدی ضعیف، FLIP دو تا ۱۵ برابر از تکنیک‌های معمول پردازش تصویر بهتر عمل کرد. این منجر به ظهور ERI b از داده های جمع آوری شده توسط JWST دو سال پیش شد.

وانگ گفت: «ما نشان دادیم که می‌توانیم سیاره‌ای را که قبلا مردم نمی‌توانستند ببینند، بازیابی کنیم. "این داده های واقعی در یک سناریوی واقعی است. علم روی میز باقی مانده بود زیرا ما ابزار مناسبی برای تجزیه و تحلیل داده ها به بهینه ترین روش نداشتیم."

سمت چپ: مشاهده JWST/NIRCam ستاره 51 Eridani A (51 Eri) در فیلتر F430M، با استفاده از روش استاندارد KLIP برای کم کردن تابش خیره کننده ستاره. وسط: همان مشاهده، اما با استفاده از روش جدید FLIP برای کم کردن تابش خیره کننده ستاره. سمت راست: تصویر شبیه سازی شده از 51 Eri b (اعتبار تصویر: Rodrigo Ferrer-Chavez.) این تیم امیدوار است که FLIP اکنون می تواند توسط ستاره شناسان دیگر در تلاش برای بازیابی سیارات فراخورشیدی کشف نشده که توسط تابش خیره کننده ستارگان پنهان شده اند، مورد استفاده قرار گیرد.

این می تواند یک موهبت بزرگ برای رصدخانه پیشنهادی جهان های قابل سکونت ناسا باشد که هدف آن عکاسی مستقیم از سیارات زمین مانندی است که به دور ستاره های خورشید مانند دوردست می چرخند.

رودریگو فرر چاوز از دانشگاه نورث وسترن، سرپرست تیم، گفت: "ما هیچ سیاره ای در اطراف ستاره های دیگر نمی شناسیم که شبیه سیاره های منظومه شمسی خودمان باشند." "این نیست که آنها وجود ندارند، بلکه ما نمی توانیم آنها را ببینیم.

هر بار که تکنیک‌های خود را بهبود می‌بخشیم، انواع جدیدی از سیارات را کشف می‌کنیم. با یافتن سیارات بیشتر، می‌توانیم نحوه شکل‌گیری و تکامل منظومه‌های سیاره‌ای را بهتر درک کنیم و در نهایت منظومه شمسی خودمان چقدر معمولی است.»

تحقیقات این تیم روز چهارشنبه (4 نوامبر) در مجله Nature منتشر شد.