دانشمندان یک ابرزمین با چگالی رکوردشکن و مشابه سرب کشف کردند!

سامانه سیاره‌ای K2-360 شامل یک «ابرزمین» با چگالی رکوردشکن و یک سیاره عظیم بیرونی است که بینشی تازه در مورد تکامل سیارات در شرایط خشن آب‌وهوایی ارائه می‌دهد.

یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به سرپرستی دانشمندان ژاپن و اروپا، یک سامانه چندسیاره‌ای جدید را که به دور یک ستاره شبیه خورشید می‌چرخد، شناسایی کرده‌اند. یکی از یافته‌های این پژوهش، سیاره‌ای با دوره مداری فوق‌کوتاه و چگالی بسیار بالا است که از نظر علمی رکوردشکن محسوب می‌شود. این یافته‌ها که در تاریخ ۸ نوامبر در Nature Scientific Reports منتشر شده‌اند، بینش‌های جدیدی درباره چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات تحت شرایط شدید ارائه می‌دهند.

این سامانه که K2-360 نام‌گذاری شده است، در فاصله تقریبی ۷۵۰ سال نوری از زمین قرار دارد و شامل دو سیاره در حال چرخش به دور یک ستاره شبیه خورشید است:

• K2-360 b: یک ابرزمین سنگی که حدود ۱.۶ برابر اندازه زمین است و مدار خود را در تنها ۲۱ ساعت تکمیل می‌کند. با جرمی معادل ۷.۷ برابر زمین، این سیاره چگال‌ترین سیاره با دوره مداری فوق‌کوتاه است که تاکنون با دقت شناسایی شده است.
• K2-360 c: یک سیاره بزرگ‌تر در مدار بیرونی با حداقل جرم معادل ۱۵ برابر زمین. این سیاره مدار خود را در ۹.۸ روز تکمیل می‌کند، اما به دلیل عدم گذر (transit) از مقابل ستاره، اندازه دقیق آن مشخص نیست.

جان لیوینگستون، نویسنده اصلی مطالعه از مرکز زیست‌اخترشناسی در توکیو، ژاپن، می‌گوید:

K2-360 b واقعاً شگفت‌انگیز است؛ این سیاره به اندازه سرب چگال است و تقریباً ۸ برابر جرم زمین را در کره‌ای که فقط کمی بزرگ‌تر از سیاره ماست، جای داده است.

او افزود:

این سیاره چگال‌ترین سیاره شناخته‌شده در دسته سیارات با دوره مداری فوق‌کوتاه است [با پارامترهای دقیق] که در کمتر از یک روز به دور ستاره خود می‌چرخند.

مشاهدات و یافته‌ها

این کشف با کمک مأموریت K2 ناسا ممکن شد که برای نخستین بار عبور سیاره داخلی از مقابل ستاره میزبانش را در سال ۲۰۱۶ شناسایی کرد. مشاهدات تکمیلی با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی، از جمله طیف‌نگارهای HARPS و HARPS-N، ماهیت این سیاره را تأیید کرد و وجود همدم خارجی را آشکار ساخت.

چگالی بسیار زیاد سیاره K2-360 b نشان می‌دهد که ممکن است این سیاره، هسته برهنه یک سیاره بزرگ‌تر باشد که لایه‌های بیرونی خود را به‌دلیل تابش شدید ستاره میزبان نزدیکش از دست داده است.

دیویده گاندولفی از دانشگاه تورین، نویسنده همکار مطالعه، توضیح می‌دهد:

این سیاره به ما نگاهی اجمالی به سرنوشت احتمالی برخی از سیارات نزدیک به ستاره‌ها می‌دهد، جایی که پس از میلیاردها سال تکامل، تنها هسته‌های سنگی و چگال باقی می‌مانند.

سیاره بیرونی، K2-360 c، لایه دیگری از پیچیدگی به این سامانه اضافه می‌کند. اگرچه این سیاره از مقابل ستاره میزبانش عبور نمی‌کند، کشش گرانشی آن بر ستاره میزبان به محققان اجازه داد تا حداقل جرم آن را اندازه‌گیری کنند. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهند که این سیاره ممکن است نقش مهمی در شکل‌گیری و تکامل این سامانه ایفا کرده باشد.

در حالی‌که بسیاری از سیارات نزدیک به ستاره‌ها تصور می‌شود از طریق تعامل با دیسک گازی زادگاهشان به سمت داخل مهاجرت کرده‌اند، K2-360 b احتمالاً مسیری متفاوت را طی کرده است.

آلساندرو ترانی از مؤسسه نیلز بور، نویسنده همکار دیگر مطالعه، می‌گوید:

مدل‌های دینامیکی ما نشان می‌دهد که K2-360 c ممکن است سیاره داخلی را از طریق فرآیندی به نام مهاجرت با خروج از مرکز بالا، به مدار نزدیک کنونی‌اش سوق داده باشد. این فرآیند شامل تعاملات گرانشی است که ابتدا مدار سیاره داخلی را بسیار بیضوی می‌کند و سپس نیروهای جزر و مدی به‌تدریج آن را نزدیک به ستاره به شکل دایره‌ای در می‌آورند. یا ممکن است دایره‌ای شدن مدار ناشی از تغییر زاویه چرخش سیاره نسبت به محورش باشد.

ترکیب و ساختار K2-360 b

تحلیل تیم پژوهشی نشان می‌دهد که سیاره K2-360 b دارای ترکیب سنگی غنی از آهن است که بیشتر به زمین شباهت دارد تا عطارد. با استفاده از مدل‌هایی بر اساس فراوانی‌های شیمیایی مشاهده‌شده در ستاره میزبان، محققان تخمین می‌زنند که K2-360 b احتمالاً دارای هسته آهنی بزرگی است که حدود ۴۸٪ از جرم آن را تشکیل می‌دهد. این ویژگی، علی‌رغم چگالی بسیار بالایش آن را بیشتر به یک «ابرزمین» شبیه می‌کند تا یک «ابرعطارد».

ماهِش هِرَث، دانشجوی دکترای دانشگاه مک‌گیل و نویسنده همکار مطالعه، توضیح می‌دهد:

مدل‌های ساختار داخلی ما نشان می‌دهند که K2-360 b احتمالاً دارای هسته آهنی قابل‌توجهی است که با یک گوشته سنگی احاطه شده است. سطح این سیاره ممکن است به‌دلیل گرمای شدید دریافتی از ستاره‌اش، با ماگما پوشیده باشد. مطالعه سیاراتی مانند این به ما کمک می‌کند تا چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات زمینی را در شرایط مختلف کهکشان درک کنیم.

کشف سامانه K2-360 بینش‌های ارزشمندی درباره معماری سامانه‌های سیاره‌ای و فرآیندهایی که آن‌ها را شکل می‌دهند، ارائه می‌دهد. سیاراتی با دوره مداری فوق‌کوتاه، مانند K2-360 b، نسبتاً نادر هستند و یافتن یکی که یک همدم خارجی بزرگ داشته باشد، به محدود کردن نظریه‌های مربوط به شکل‌گیری آن‌ها کمک می‌کند.

جان لیوینگستون جمع‌بندی می‌کند:

سامانه K2-360 یک آزمایشگاه عالی برای مطالعه چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات در محیط‌های خشن آب‌وهوایی است.

منبع: Scitechdaily