در تحقیقات کیهانی، ستاره‌شناسان اغلب با نتایج متناقض روبه‌رو می‌شوند. این بخش طبیعی از روش علمی است، چون نشان می‌دهد برای تأیید یا رد یک فرضیه به داده‌های بیشتری نیاز داریم.
یک مثال برجسته در تحقیقات سیارات فراخورشیدی، سیاره GJ 1132 b است، که مشاهدات مختلف گاهی نشان می‌دادند اتمسفر دارد و گاهی هم نه. حالا، با استفاده از زمان رصد طولانی‌تری که تلسکوپ جیمز وب فراهم کرده، محققان گزارش داده‌اند که GJ 1132 b تقریباً به طور قطع هیچ اتمسفری ندارد. این نتیجه پیامدهای گسترده‌ای برای مطالعه سیارات فراخورشیدی دارد.
دنیای سنگی زیر ذره‌بین
سیاره GJ 1132 b در فاصله حدود ۴۱ سال نوری از ما، به دور یک ستاره کوتوله سرخ نزدیک می‌چرخد. این سیاره به دلیل شباهت‌هایی به زمین و در عین حال تفاوت‌های اساسی، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این سیاره سنگی بوده و شعاع و جرم آن کمی بیشتر از زمین است. با این حال، تنها ۰.۰۱۵۳ واحد نجومی از ستاره‌اش فاصله دارد و یک مدار را در ۱.۶ روز طی می‌کند. با توجه به این نزدیکی، بعید به نظر می‌رسد که سیاره بتواند جو خود را حفظ کند، هرچند برخی مدل‌های نظری پیشنهاد می‌دادند که حتی سیارات بسیار نزدیک به کوتوله‌های سرخ هم شاید بتوانند اتمسفر داشته باشند.
این موضوع از این جهت اهمیت دارد که کوتوله‌های سرخ، ستارگانی بسیار فعال هستند که تابش‌های قوی و شراره‌های مکرری منتشر می‌کنند که می‌توانند جو سیارات را از بین ببرند. برای بررسی این مسئله، ستاره‌شناسان مفهوم «خط ساحلی کیهانی» را مطرح کرده‌اند که آستانه تابش ستاره‌ای و اندازه سیاره را مشخص می‌کند؛ اگر سیاره‌ای از این آستانه فراتر رود، دیگر نمی‌تواند اتمسفر خود را حفظ کند.
این مطالعه جدید مستقیماً به آن بحث می‌پردازد و بر اساس کارهای قبلی ساخته شده است. مشاهدات قبلی تلسکوپ جیمز وب از دو گذر سیاره‌ای، نتایج متناقضی به همراه داشت: یکی به اتمسفری غنی از آب اشاره می‌کرد، در حالی‌که دیگری هیچ اتمسفری را نشان نمی‌داد. با تحلیل دو گذر اضافی، محققان دریافتند که شواهد به‌طور قاطع از این نتیجه‌گیری حمایت می‌کند که GJ 1132 b به احتمال زیاد فاقد هوا است.
بررسی لایه نازکی از بخار
هنوز در داده‌ها فضایی برای احتمال وجود یک اتمسفر «بخاری» با فشار بسیار پایین (حدود ۱ میلی‌بار) وجود دارد، اما بیشتر ستاره‌شناسان فکر می‌کنند این احتمال برای این سیاره خاص، با توجه به نزدیکی‌اش به ستاره و فقدان آب ظاهری آن که در مطالعات قبلی جیمز وب نیز مشاهده شده بود، ممکن نیست. نکته مهم این است که حتی این احتمال نیز تقریباً به طور کامل از بین می‌رود اگر اولین مجموعه داده‌ها (یعنی همان که به اتمسفر آب‌دار اشاره داشت) در تحلیل استفاده نشود. این یعنی سه مجموعه داده دیگر با هم توافق دارند که GJ 1132 b اتمسفر ندارد.
وقتی محققان به این نتیجه رسیدند، دوباره به بررسی دلیل ناهماهنگی مجموعه داده اول با سه مجموعه دیگر پرداختند. در بررسی خود ستاره، مشخص شد که در زمان آن گذر، «لکه‌های سرد» بیشتری روی سطح ستاره وجود داشته که بر داده‌های جمع‌آوری‌شده از سیاره تأثیر گذاشته است. نویسندگان مقاله معتقدند که همین موضوع باعث شده در یک مجموعه داده، سیاره دارای اتمسفر به نظر برسد، در حالی که در واقع این‌طور نبوده است. به عنوان بخشی از این یافته، نویسندگان پیشنهاد می‌کنند در مجموعه داده‌های سیارات فراخورشیدی که بیش از یک مورد در دسترس است، از رویکرد «حذف یکی» استفاده شود، به ویژه اگر ستاره بسیار متغیر باشد.
روش‌ها و ابزار تلسکوپ جیمز وب
یکی دیگر از ویژگی‌های مهم این مقاله، روش‌های جمع‌آوری داده‌هاست. این مطالعه از دو حالت مختلف رصد ابزار NIRSpec روی تلسکوپ جیمز وب استفاده کرده است: G395H و G395M. حالت G395H وضوح بالاتری دارد، در حالی‌که حالت G395M وضوح «متوسط» است. نکته‌ای که وجود دارد این است که حالت G395H یک «شکاف» در داده‌های خود بین ۳.۷۵ میکرومتر و ۳.۸۲ میکرومتر دارد که می‌تواند بر داده‌ها تأثیر بگذارد. با این حال، نویسندگان دریافتند که این مشکل‌ساز نیست و میزان نویز در هر دو حالت قابل مقایسه است. توصیه آنها این است که اگر فقط یک گذر سیاره‌ای را ثبت می‌کنید، از حالت با وضوح متوسط استفاده کنید، اما اگر زمان بیشتری برای بیش از یک گذر در اختیار دارید، استفاده از حالت با وضوح بالا احتمالاً بی‌خطر است.
در نهایت، این مقاله به وضوح به این ایده که GJ 1132 b دارای اتمسفر است، پایان می‌دهد. همچنین راه‌حل‌هایی برای جلوگیری از سردرگمی مشابهی که در مطالعات دیگر درباره اتمسفر سیارات فراخورشیدی رخ داده، ارائه می‌دهد. اما شاید مهم‌تر از همه، این مطالعه یک داده دیگر در بحث جاری درباره اینکه آیا سیارات در اطراف کوتوله‌های سرخ می‌توانند اتمسفر خود را حفظ کنند، فراهم می‌کند و به نظر می‌رسد قویاً از این ایده حمایت می‌کند که نمی‌توانند.
منبع: Scitechdaily
