گازها: منشأ اجرام آسمانی

آیا جست و جو برای مشتری‌های دیگر سرانجام به موفقیت رسیده است؟ در قرن هیجدهم بود كه كانت ولاپلاس برای توضیح پیدایش منظومه شمسی نظریه سحابی را مطرح كردند، و از آن پس فرض بر این بوده است كه خورشید و سیاره‌ها حاصل چگالش قرص گردان و عظیم گاز و غبار ناشی از انقباض ماده میان – ستاره‌ای‌اند. بر اساس این فرضیه بیشتر تكانه زاویه‌ای ابر اولیه در حركت مداری سیاره‌ها قرار می‌گیرد. اگر چنین نشود، تكانه زاویه‌ای مانع می‌شود كه خورشید به اندازه فعلی برسد. بیش از نیمی از ستارگان همسایه منظومه شمسی جزء سیستم‌های دو – یا چند – تایی‌اند. پس قاعدتاً از فرضیه پیدایش منظومه شمسی نتیجه می‌شود كه بیشتر ستاره‌های تك باید منظومه سیاره‌ای داشته باشند. جست و جو برای یافتن سیاره‌ای در كنار ستاره‌های عادی، تاكنون بی نتیجه بوده است. اما در سال 1995 میشل میور و دیوید كلوز از رصد خانه ژنو كشف شیئی را گزارش كرده‌اند كه جرم آن نصف جرم مشتری است و در مدار كوچكی حول ستاره 51 صورت فلكی فرس اعظم قرار دارد.
آشكار كردن سیارات، حتی غول‌های گازی‌ای چون مشتری، بسیار دشوار است. جرم مشتری یك هزارم جرم خورشید، و روشنایی آن در نور مرئی فقط 9-10 برابر خورشید است. به همین علت عمدتاً سعی می‌شود كه وجود سیاره از راه مشاهده حركت تناوبی ستاره مادر حول مركز جرم سیاره نامرئی و ستاره ثابت شود. برای آشكار كردن حركت ستاره، یا می‌توان جابه‌جایی آن نسبت به ستاره‌های دور را بررسی كرد یا از پدیده دوپلر برای سنجش تغییرات سرعت آن در جهت خط دید استفاده كرد. این دو روش مكمل هم‌اند: هر چه فاصله ستاره و سیاره بیشتر باشد جابه‌جایی ستاره بیشتر و تغییرات سرعت آن كمتر است و بر عكس. اما به هر حال، حتی اگر جرم سیاره همراه در حدود جرم مشتری باشد هم، این تغییرات بسیار ناچیزند. خورشید، تحت تأثیر گرانش مشتری، با دوره‌ای در حدود 12 سال و با سرعت نه چندان چشمگیر 13 متر بر ثانیه حول نقطه‌ای نزدیك به سطح خود می‌گردد. جابه‌جایی دوپلر ناشی از این حركت در طول موج‌های مرئی فقط چند هزارم آنگستروم است. با این همه چند گروه، مستقلاً، توانسته‌اند روش‌هایی با حساسیت كافی طراحی كنند تا بتوان نشانه‌های حركت ناشی از سیاره‌ای به جرم مشتری را طی چند سال آشكار كرد.
در سال 1992 برای نخستین بار یك منظومه سیاره‌ای كشف شد. اما این منظومه حول یك تپ اختر است و نمی‌تواند در فهم نقش منظومه‌های سیاره‌ای ستارگان تك كمك مؤثری باشد. به همین علت انگیزه برای یافتن سیاراتی حول ستاره‌هایی مثل خورشید هنوز قوی است.
یك گروه كانادایی در مورد بیست و یك ستاره تك از نوع خورشید بررسی درازمدتی انجام داد. اما در این بررسی هیچ سیاره‌ای كه جرم آن بیش از یك تا سه برابر جرم مشتری، و دوره آن بین 40 روز و 15 سال باشد پیدا نشد. این بررسی، همچنین امكان وجود سیاره‌ای با جرم بین سه تا ده برابر جرم مشتری، و دوره‌ای بیشتر از 15 سال را رد می‌كند. اگر این نتایج را به نتایج بررسی‌های دیگر بیفزاییم، معلوم می‌شود كه از بین 45 ستاره بررسی شده هیچ كدام سیاره‌ای به جرم مشتری ندارند. این بسیار حیرت‌انگیز است. زیرا معنی‌اش این است كه چنین سیاره‌هایی كمیاب‌تر از آن‌اند كه انتظار می‌رود.
اما به نظر می‌رسد سرانجام چنین سیاره‌ای كشف شده است. دوره سیاره‌ای كه میور و كلوز كشف كرده‌اند 23ر4 روز است، اما جرم آن به اندازه غول‌های گازی منظومه شمسی است. به این ترتیب، فاصله این سیاره سنگین تا ستاره‌اش 5 درصد فاصله زمین تا خورشید است. هیچ‌كدام از بررسی‌های بالا به دنبال غول‌های گازی در چنین فاصله نزدیكی از ستاره مركزی نبوده است. روش جست و جوی دوپلری مشكلاتی دارد. اول اینكه بدون اطلاعات اضافی، مثلاً كسوف، نمی‌توان زاویه صفحه مدار نسبت به خط دید را به دست آورد. بنابراین برای جرم سیاره نامرئی فقط یك حد پایین به دست می‌آید. به علاوه ستاره‌های تك برخلاف تپ اخترها معیار دقیقی برای طول موج به دست نمی‌دهند. این ستاره‌ها ممكن است در مقیاس زمانی از چند ساعت تا چند سال ناپایدار باشند، سرعت حركت وضعی شان به صورت دوره‌ای تغییر كند، و این باعث تغییر دوره‌ای جابهجایی دوپلر شود كه ناشی از سیاره همراه ستاره مركزی نیست.
با توجه به این مسائل، و نیز دوره كوتاه و دامنه سرعت نسبتاً بزرگ ستاره صورت فلكی فرس اعظم، امكان بررسی‌های طیف سنجشی گوناگونی وجود دارد كه معلوم كند تغییرات سرعت واقعاً ناشی از سیاره‌اند یا نه. نكته جالب‌تر وجود تغییرات مرتبه دوم سرعت این ستاره است. این شاید ناشی از غول گازی دیگری با مداری چند ساله باشد، كه به این معنی است كه این ستاره منظومه سیاره‌ای دارد. این یكی دیگر واقعاً كشف هیجان انگیزی است.