ستاره‌شناسان با نقشه‌برداری سه‌بعدی از ساختار جو یک سیاره فراخورشیدی برای اولین بار، راهی جدید برای کاوش دنیاهای بیگانه گشوده‌اند. آنها با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا (ESO)، بادهای شدیدی را کشف کردند که آهن و تیتانیوم را در آسمان WASP-121b، یک غول گازی بسیار داغ که با سرعتی سرسام‌آور به دور ستاره‌اش می‌چرخد، حمل می‌کنند. جریان‌های جت این سیاره، آب و هوایی بی‌نظیر را شکل می‌دهند که با طوفان‌های خشونت‌آمیزی می‌چرخند که حتی وحشیانه‌ترین طوفان‌های سیاره منظومه شمسی را رام به نظر می‌رسانند. این اکتشافات نشان‌دهنده جهشی بزرگ در درک آب و هوای سیارات فراخورشیدی است و به آنچه تلسکوپ‌های آینده می‌توانند در مورد دنیاهای بیشتر شبیه به زمین آشکار کنند، اشاره دارد.
نگاهی به جو یک سیاره بیگانه
ستاره‌شناسان برای اولین بار ساختار سه‌بعدی جو یک سیاره فراخورشیدی را نقشه‌برداری کرده‌اند و بادهای قدرتمندی را نشان داده‌اند که عناصری مانند آهن و تیتانیوم را حمل می‌کنند. محققان با استفاده از هر چهار واحد تلسکوپ رصدخانه جنوبی اروپا (VLT)، الگوهای آب و هوایی پیچیده‌ای را که آسمان سیاره را شکل می‌دهند، کشف کردند. این پیشرفت راه را برای مطالعات دقیق‌تر ترکیب جوی و آب و هوا در دنیاهای دوردست هموار می‌کند.
جولیا ویکتوریا سیدل، محقق رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) در شیلی و نویسنده اصلی این مطالعه که امروز در مجله نیچر منتشر شد، می‌گوید:
جو این سیاره به گونه‌ای رفتار می‌کند که درک ما از نحوه عملکرد آب و هوا را – نه فقط در زمین، بلکه در همه سیارات – به چالش می‌کشد. حس می‌کنم چیزی شبیه به داستان‌های علمی تخیلی است!
با تایلوش آشنا شوید: مشتری بسیار داغ!
این سیاره، WASP-121b (که تایلوش نیز نامیده می‌شود)، حدود ۹۰۰ سال نوری با ما فاصله دارد و در صورت فلکی کشتی‌دم قرار دارد. این یک مشتری بسیار داغ است، یک غول گازی که آنقدر نزدیک به ستاره‌اش می‌چرخد که یک سال در آنجا فقط ۳۰ ساعت زمینی طول می‌کشد. یک طرف سیاره دائماً در معرض ستاره قرار دارد و به دماهای شدید می‌رسد، در حالی‌که طرف دیگر آن بسیار خنک‌تر می‌ماند.
این تیم اکنون به اعماق جو تایلوش نفوذ کرده و بادهای متمایز را در لایه‌های جداگانه نشان داده و نقشه‌ای از ساختار سه‌بعدی جو ایجاد کرده است. این اولین بار است که ستاره‌شناسان توانسته‌اند جو سیاره‌ای خارج از منظومه شمسی ما را با چنین عمق و جزئیاتی مطالعه کنند.
جریان جتی بی‌نظیر!
سیدل که محقق آزمایشگاه لاگرانژ، بخشی از رصدخانه کوت دازور در فرانسه نیز هست، می‌گوید.
آنچه ما پیدا کردیم شگفت‌آور بود؛ یک جریان جت، مواد را به دور خط استوای سیاره می‌چرخاند، در حالی‌که جریان جداگانه‌ای در سطوح پایین‌تر جو، گاز را از سمت داغ به سمت خنک‌تر منتقل می‌کند. این نوع آب و هوا قبلاً در هیچ سیاره‌ای دیده نشده بود. جریان جت مشاهده شده نیمی از سیاره را در بر می‌گیرد و با افزایش سرعت، جو را در ارتفاعات آسمان به شدت می‌چرخاند زیرا از سمت داغ تایلوش عبور می‌کند. حتی قوی‌ترین طوفان‌های منظومه شمسی در مقایسه با آن آرام به نظر می‌رسند.
این تیم برای کشف ساختار سه‌بعدی جو سیاره فراخورشیدی، از ابزار ESPRESSO روی VLT ESO استفاده کرد تا نور چهار واحد تلسکوپ بزرگ آن را به یک سیگنال واحد ترکیب کند. این حالت ترکیبی VLT چهار برابر بیشتر از یک واحد تلسکوپ منفرد نور جمع‌آوری می‌کند و جزئیات کم‌نورتر را آشکار می‌کند. ESPRESSO با مشاهده سیاره برای یک گذر کامل در مقابل ستاره میزبان خود، توانست نشانه‌های عناصر شیمیایی متعدد را تشخیص دهد و در نتیجه لایه‌های مختلف جو را بررسی کند.
ردپای شیمیایی دنیایی بیگانه
لئوناردو آ. دوس سانتوس، ستاره‌شناس دستیار مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور، ایالات متحده، و یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید:
VLT ما را قادر ساخت تا سه لایه مختلف از جو سیاره فراخورشیدی را به طور همزمان بررسی کنیم.
این تیم حرکات آهن، سدیم و هیدروژن را ردیابی کردند که به آنها اجازه داد بادها را در لایه‌های عمیق، میانی و کم عمق جو سیاره، به ترتیب، ردیابی کنند. او می‌افزاید:
این نوع مشاهده‌ای است که انجام آن با تلسکوپ‌های فضایی بسیار چالش‌برانگیز است و اهمیت مشاهدات زمینی سیارات فراخورشیدی را برجسته می‌کند.
انیمیشن این شبیه‌سازی لایه‌های مختلف جو سیاره فراخورشیدی غول گازی تایلوش (WASP-121b) را نشان می‌دهد که توسط ابزار ESPRESSO روی تلسکوپ بسیار بزرگ ESO بررسی شده است. جو تایلوش به سه لایه تقسیم شده است، با بادهای آهن در پایین و به دنبال آن یک جریان جت بسیار سریع از سدیم و در نهایت یک لایه بالایی از بادهای هیدروژن.
راز پنهان تیتانیوم
جالب اینجاست که مشاهدات حضور تیتانیوم را درست زیر جریان جت نیز نشان داد، همانطور که در یک مطالعه همراه که در مجله Astronomy and Astrophysics منتشر شده، برجسته شده است. این نیز یک شگفتی دیگر بود، زیرا مشاهدات قبلی این سیاره نشان داده بود که این عنصر وجود ندارد، احتمالاً به این دلیل که در اعماق جو پنهان است.
بیبیانا پرینوت، دانشجوی دکترا در دانشگاه لوند، سوئد، و ESO، که سرپرست مطالعه همراه و یکی از نویسندگان مقاله نیچر است، می‌گوید:
این واقعاً حیرت‌آور است که ما قادریم جزئیاتی مانند ترکیب شیمیایی و الگوهای آب و هوایی یک سیاره را در چنین فاصله زیادی مطالعه کنیم.
نگاهی اجمالی به آینده مطالعات سیارات فراخورشیدی
پرینوت می‌گوید:
برای کشف جو سیارات کوچکتر و شبیه به زمین، تلسکوپ‌های بزرگتر مورد نیاز خواهد بود. آنها شامل تلسکوپ بسیار بزرگ ESO (ELT) خواهند بود که در حال حاضر در صحرای آتاکاما شیلی در حال ساخت است و ابزار ANDES آن. ELT یک تغییر دهنده بازی برای مطالعه جو سیارات فراخورشیدی خواهد بود. این تجربه باعث می‌شود احساس کنم که در آستانه کشف چیزهای باورنکردنی هستیم که اکنون فقط می‌توانیم در مورد آنها رویاپردازی کنیم.
منبع: Scitechdaily
