تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا یک جهان بیگانه و نادر را کشف کرده است که در یک «نقطه امن و ایدهآل» کیهانی، بین مشتریهای داغ و سوزان و غولهای گازی منجمدی مانند زحل قرار دارد.
اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا (JWST)، جو یک سیاره غولپیکر و کمیاب را بررسی کردهاند که دمای آن بهطور شگفتانگیزی به دمای زمین نزدیک است. بر اساس یک مطالعه جدید، این سیاره که TOI-199b نام دارد، تقریباً هماندازه زحل است و در اتمسفر خود حاوی گاز متان است. این کشف از این جهت غیرعادی است که سیارات غولپیکر معمولاً در محیطهای بسیار شدید دمایی یافت میشوند.
در منظومه شمسی ما، مشتری و زحل به این دلیل بسیار سرد و یخی هستند که در فاصلهای دور از خورشید مدارگردی میکنند. از سوی دیگر، بسیاری از سیارات غولپیکری که در اطراف ستارههای دیگر کشف شدهاند، از نوع «مشتریهای داغ» هستند؛ سیاراتی که بسیار نزدیک به ستاره خود میچرخند و دمای آنها میتواند تا هزاران درجه افزایش یابد.
اما TOI-199b متفاوت است. دانشمندان آن را در دسته سیارات غولپیکر معتدل قرار میدهند؛ گروهی که تنها تعداد کمی از جهانهای شناختهشده را شامل میشود. محققان میگویند این اولین بار است که جو یکی از این سیارات غولپیکرِ ملایمتر، با این جزئیات مورد مطالعه قرار میگیرد.
این یافتهها میتواند به محققان کمک کند تا مدلهای کامپیوتری خود را بهبود ببخشند؛ مدلهایی که نحوه شکلگیری و تغییرات سیارات و اتمسفر آنها را در طول زمان توضیح میدهند. این کار همچنین ممکن است سرنخهای جدیدی درباره فرآیندهای اتمسفری روی زمین در اختیار ما بگذارد.
این تحقیق که توسط دانشمندان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا (Penn State) و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در مؤسسه فناوری کالیفرنیا (کالتک) هدایت شده، در تاریخ ۲۰ مه در نشریه نجومی Astronomical Journal منتشر شده است.
«رنیو هو» (Renyu Hu)، دانشیار نجوم و اخترفیزیک در دانشکده علوم ابرلی دانشگاه پنسیلوانیا و رهبر این تیم تحقیقاتی، میگوید:
یکی از مزایای اصلی مطالعه سیارات فراتر از منظومه شمسی ما که به عنوان سیارات فراخورشیدی شناخته میشوند، توانایی مطالعه انواع بسیار متفاوتی از سیارات است — بهویژه آنهایی که در منظومه شمسی خودمان نمیبینیم — تا از این طریق بفهمیم سیستمهای سیارهای چگونه شکل میگیرند و تکامل مییابند. از زمانی که اولین سیاره فراخورشیدی در سال ۱۹۹۲ توسط تیمی که شامل الکساندر وولشچان در دانشگاه پنسیلوانیا بود کشف شد، اخترشناسان هزاران سیاره فراخورشیدی دیگر را پیدا کردهاند. اما تنها تعداد کمی سیاره فراخورشیدی غولپیکر و معتدل شناخته شده است و این اولین بار است که ما موفق شدهایم جو یکی از آنها را با جزئیات کامل مطالعه کنیم.
سیاره TOI-199b دارای دمایی شگفتانگیز و شبیه به زمین است!
سیاره TOI-199b به دور ستارهای میچرخد که در فاصله بیش از ۳۳۰ سال نوری از زمین قرار دارد و هر ۱۰۰ روز یکبار چرخش به دور مدار خود را کامل میکند.
دمای تخمینی این سیاره حدود ۱۷۵ درجه فارنهایت (حدود ۷۹ درجه سانتیگراد) است. اگرچه این دما هنوز طبق معیارهای انسانی بسیار داغ محسوب میشود، اما شدت آن بسیار کمتر از دماهای موجود در سیارات مشتری داغ است. محققان اشاره کردند که دماهای مشابهی حتی میتواند در داخل خودروهایی که روی زمین زیر نور مستقیم خورشید پارک شدهاند نیز ایجاد شود.
این ویژگی باعث میشود TOI-199b بسیار گرمتر از غولهای گازی منجمد در منظومه شمسی ما باشد، اما در عین حال بسیار خنکتر از سیارات غولپیکر فوقالعاده داغی است که معمولاً در اطراف ستارههای دیگر مورد مطالعه قرار میگیرند.
دانشمندان چگونه متان را در اتمسفر این سیاره شناسایی کردند؟
برای مطالعه جو سیاره TOI-199b، اخترشناسان از روشی به نام «طیفسنجی عبوری» (Transmission Spectroscopy) استفاده کردند. این تکنیک اندازهگیری میکند که نور ستاره هنگام عبور از جو سیاره در طول یک «گذر» (زمانی که سیاره از دید تلسکوپ، از مقابل ستاره خود عبور میکند) چگونه تغییر میکند.
تلسکوپ جیمز وب نور ورودی ستاره را به طولموجهای مختلف تجزیه میکند، دقیقاً شبیه به کاری که یک منشور برای تبدیل نور سفید به رنگینکمان انجام میدهد.
«آرون بلو-آروفه» (Aaron Bello-Arufe)، پژوهشگر پسادکتری در JPL و نویسنده اول این مقاله، میگوید:
وقتی یک سیاره از مقابل ستاره خود عبور میکند، بخشی از نور ستاره از جو سیاره رد میشود و در آنجا با عناصر و مولکولهای موجود در اتمسفر برهمکنش اتمی خواهد داشت. عناصر خاص، طولموجهای خاصی از نور را جذب میکنند و اثری شبیه به اثر انگشت در طیف نوری ایجاد میکنند که جیمز وب آن را شناسایی میکند؛ این اثر نشاندهنده ترکیبات تشکیلدهنده جو سیاره است.
محققان ابتدا حدود ۲۰ ساعت متوالی مشاهدات انجام دادند تا یک اندازهگیری پایه (مبنا) از نور ستاره به دست آورند. خودِ فرآیند گذر حدود هفت ساعت طول کشید که بسیار طولانیتر از گذرهای کوتاهی است که معمولاً در سیارات مشتری داغ دیده میشود.
سپس دانشمندان طیف نوری جمعآوریشده در طول گذر را با مشاهدات پایه مقایسه کردند. تفاوتهای موجود نشان داد که کدام طولموجها توسط گازهای موجود در اتمسفر جذب شدهاند و به این ترتیب، تیم تحقیقاتی توانست ترکیب شیمیایی آن را شناسایی کند.
نشانههایی از متان، آمونیاک و دیاکسید کربن
بلو-آروفه گفت:
وقتی طیفهای نوری در طول گذر را با اتمسفر مبنا مقایسه کردیم، دیدیم که جو سیاره طولموجهایی از نور ستاره را که توسط متان جذب میشوند، مسدود کرده است. مدلهای مربوط به ترکیب سیارات فراخورشیدی غولپیکرِ گازی و معتدل پیشبینی کرده بودند که آنها حاوی متان خواهند بود، بنابراین دریافت تاییدیه مبنی بر اینکه تئوریهای ما دقیق هستند، بسیار خوب است.
این مشاهدات همچنین نشان دادند که احتمالاً آمونیاک و دیاکسید کربن نیز در جو این سیاره وجود دارند.
«هو» در پایان اشاره کرد:
با مشاهدات بیشتر این سیاره، میتوانیم فراوانی نسبی این گازهای مختلف را در اتمسفر آن تعیین کنیم. این تصویر کاملتر از جو یک غول گازی معتدل میتواند برای بهبود مدلهای ما و در نهایت درک بهتر نحوه شکلگیری و تکامل سیارات و جو آنها — از جمله زمین — مورد استفاده قرار گیرد. موفقیت این مطالعه اولیه روی جو یک سیاره غولپیکر معتدل، همچنین به ما این اعتماد به نفس را میدهد تا منابع و زمان تماشای بیشتری را به مطالعه دیگر سیارات مشابه اختصاص دهیم. سپس میتوانیم ببینیم که آیا این سیاره منحصربهفرد است یا ویژگیهای مشترک کلی برای این نوع سیارات وجود دارد.
منبع: Scitechdaily
