یک همکاری بینالمللی که شامل ستارهشناسانی از دانشگاه ژنو (UNIGE) و مرکز ملی شایستگی در تحقیقات PlanetS است، ابرهای عظیمی از گاز هلیوم را که در حال دور شدن از سیاره فراخورشیدی WASP-107b هستند، ردیابی کرده است.
این مشاهدات با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب جمعآوری و سپس با استفاده از ابزارهای مدلسازی توسعهیافته در UNIGE تحلیل شدند. نتایج، که در نشریه Nature Astronomy منتشر شدهاند، بینشهای مهمی را در مورد نحوه عملکرد فرار اتمسفری و تأثیر آن بر توسعه بلندمدت سیارات فراخورشیدی و برخی از ویژگیهای تعیینکننده آنها ارائه میدهند.
فرار اتمسفری: فرآیندی غیرقابل برگشت
گاهبهگاه، اتمسفر سیارات میتواند به فضا نشت کند. این فرآیند حتی در زمین نیز رخ میدهد، جاییکه در هر ثانیه اندکی بیش از ۳ کیلوگرم ماده (عمدتاً هیدروژن) از دست میرود و این اتلاف قابل برگشت نیست. این فرآیند، که به عنوان “فرار اتمسفری” شناخته میشود، بهویژه برای دنیاهایی که در مدار بسیار نزدیکی به ستاره خود میچرخند، اهمیت بیشتری دارد؛ زیرا گرمایش شدید در آنجا این اثر را بسیار قویتر میکند. درک این فرآیند بسیار حیاتی است، چراکه میتواند بر نحوه تغییر این سیارات در طول زمان تأثیر بگذارد.
محققان رصدخانه دانشگاه ژنو (UNIGE)، به همراه همکارانی از دانشگاههای مکگیل، شیکاگو و مونترال، با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، توانستند جریانهای بزرگ گاز هلیوم را که از WASP-107b در حال دور شدن هستند، شناسایی کنند. این سیاره در فاصله بیش از ۲۱۰ سال نوری از منظومه شمسی ما قرار دارد. این اولین باری است که این عنصر با استفاده از JWST در یک سیاره فراخورشیدی شناسایی میشود و امکان مطالعه فرآیند فرار اتمسفری را با جزئیات استثنایی فراهم میکند.
سیارات فراخورشیدی “فوقپفکرده” (Super-puff)
WASP-107b که در سال ۲۰۱۷ کشف شد، در فاصلهای هفت برابر کمتر از فاصله عطارد تا خورشید، به دور ستارهاش میچرخد. این سیاره تقریباً به اندازه مشتری است اما تنها یکدهم جرم مشتری را دارد، که به آن چگالی بهطور غیرمعمول پایینی میدهد. این ویژگی آن را در گروه سیارات فراخورشیدی “فوقپفکرده” (super-puff) قرار میدهد که به خاطر اتمسفرهای فوقالعاده سبک خود شناخته شدهاند.
جریان عظیم هلیوم در بخش بیرونی اتمسفر آن، که “اگزوسفر” نامیده میشود، شناسایی شد. این ابر، حتی قبل از عبور سیاره از مقابل ستاره، تا حدی نور ستاره را مسدود میکند. یان کارترت، دانشجوی دکترا در دپارتمان نجوم دانشکده علوم دانشگاه ژنو و یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح میدهد:
مدلهای فرار اتمسفری ما وجود جریانهای هلیوم را، هم در جلو و هم در پشت سیاره، تأیید میکنند که در جهت حرکت مداری آن تقریباً تا ده برابر شعاع سیاره گسترش مییابند.
سرنخهای ارزشمند برای تاریخچه سیاره
علاوه بر هلیوم، ستارهشناسان توانستند وجود آب و ردپایی از مخلوطهای شیمیایی (شامل مونوکسید کربن، دیاکسید کربن و آمونیاک) را در اتمسفر این سیاره تأیید کنند، در حالیکه فقدان متان را، که JWST قادر به شناسایی آن است، مشاهده کردند. اینها سرنخهای ارزشمندی برای بازسازی تاریخچه شکلگیری و مهاجرت WASP-107b هستند: این سیاره دورتر از مدار کنونی خود شکل گرفته و سپس به ستارهاش نزدیکتر شده است، که میتواند اتمسفر متورم و از دست دادن گاز آن را توضیح دهد.
مطالعه WASP-107b یک مرجع کلیدی برای درک بهتر تکامل و دینامیک این دنیاهای دوردست است. وینسنت بوریه، مدرس ارشد و پژوهشگر در دپارتمان نجوم دانشکده علوم UNIGE و یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح میدهد:
مشاهده و مدلسازی فرار اتمسفری یک حوزه تحقیقاتی اصلی در دپارتمان نجوم UNIGE است، زیرا تصور میشود که مسئول برخی از ویژگیهای مشاهدهشده در جمعیت سیارات فراخورشیدی باشد.
او نتیجهگیری میکند:
در زمین، فرار اتمسفری بیش از حد ضعیف است که بهطور چشمگیری بر سیاره ما تأثیر بگذارد. اما احتمالاً مسئول نبود آب در همسایه نزدیک ما، زهره، است. بنابراین، درک کامل مکانیسمهای درگیر در این پدیده، که میتواند اتمسفر برخی از سیارات فراخورشیدی سنگی را فرسایش دهد، ضروری است.
منبع: Scitechdaily
