اخترشناسان نوع کاملاً جدیدی از سیاره فراخورشیدی با جوی عجیب کشف کردند!

دانشمندانی که با تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا کار می‌کنند، نوعی سیاره فراخورشیدی را شناسایی کرده‌اند که پیش از این ناشناخته بود؛ سیاره‌ای که جو غیرعادی آن، درک ما از نحوه شکل‌گیری این نوع سیارات را زیر سوال می‌برد.

این دنیای عجیب شکلی کشیده، شبیه به لیمو دارد و ممکن است حتی در مرکز خود حاوی الماس باشد، که آن را در جایی بین آنچه دانشمندان معمولاً به عنوان یک سیاره و یک ستاره در نظر می‌گیرند، قرار می‌دهد.

این جرم که با نام PSR J2322-2650b شناخته می‌شود، در اتمسفری پوشیده شده که تحت سلطه هلیوم و کربن است؛ ترکیبی که تاکنون در هیچ سیاره فراخورشیدی مشاهده نشده است. اگرچه جرم آن تقریباً به اندازه مشتری است، اما آسمان آن پر از ابرهای کربنی شبیه به دوده است و تحت فشار شدید در اعماق سیاره، این کربن می‌تواند به شکل الماس متبلور شود. این سیاره به دور یک ستاره نوترونی که به سرعت در حال چرخش است، می‌گردد. نحوه دقیق شکل‌گیری چنین جرمی همچنان یک راز باقی مانده است.

مایکل ژانگ از دانشگاه شیکاگو، محقق اصلی این مطالعه که برای انتشار در «The Astrophysical Journal Letters» پذیرفته شده است، توضیح داد:

این سیاره به دور ستاره‌ای می‌چرخد که کاملاً عجیب است؛ جرمی به اندازه خورشید، اما ابعادی به اندازه یک شهر.

او افزود:

این یک نوع جدید از جو سیاره‌ای است که هیچ کس قبلاً آن را ندیده است.

پیتر گائو، عضو تیم از آزمایشگاه زمین و سیارات کارنگی در واشنگتن دی سی گفت:

این یک غافلگیری مطلق بود. به یاد می‌آورم که پس از دریافت داده‌ها، واکنش جمعی ما این بود که این دیگر چیست؟!

یک جفت عجیب!

سیاره جدید، PSR J2322-2650b، به دور یک ستاره نوترونی که به سرعت می‌چرخد، که به آن تپ‌اختر (پالسر) نیز گفته می‌شود، گردش می‌کند. این ستاره پرتوهایی از تشعشعات الکترومغناطیسی را از قطب‌های مغناطیسی خود با فواصل زمانی منظم، تنها میلی‌ثانیه‌ای، منتشر می‌کند. اما این ستاره عمدتاً پرتوهای گاما و سایر ذرات پرانرژی را ساطع می‌کند که برای دید مادون قرمز تلسکوپ وب نامرئی هستند.

این بدان معناست که دانشمندان می‌توانند سیاره را با جزئیات دقیق در تمام مدار آن مطالعه کنند؛ کاری که معمولاً بسیار دشوار است، زیرا ستاره‌ها معمولاً بسیار پرنورتر از سیارات خود هستند.

مایا بلزنای، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه استنفورد که روی مدل‌سازی شکل سیاره و هندسه مدار آن کار کرده است، توضیح داد:

این سامانه منحصر‌به‌فرد است زیرا ما می‌توانیم سیاره را که توسط ستاره میزبانش روشن شده است، ببینیم، اما خود ستاره میزبان را اصلاً نمی‌بینیم. بنابراین، طیف واقعاً دست‌نخورد‌ه‌ای به دست می‌آوریم و می‌توانیم این سامانه را با جزئیات بیشتری نسبت به سیارات فراخورشیدی عادی مطالعه کنیم. هنگام بررسی موجودی سیاره، تیم غافلگیر شدند.

ژانگ گفت:

به جای پیدا کردن مولکول‌های معمولی که انتظار داریم در یک سیاره فراخورشیدی ببینیم—مانند آب، متان و دی‌اکسید کربن—ما کربن مولکولی، به ویژه C3 و C2 را دیدیم.

در هسته این سیاره، تحت فشار شدید، این امکان وجود دارد که کربن فشرده شده و به الماس تبدیل شود. اما برای دانشمندان، سؤال بزرگ‌تر این است که چنین سیاره‌ای اصلاً چگونه می‌تواند شکل گرفته باشد.

ژانگ افزود:

تصور اینکه چگونه می‌توان به این ترکیب به شدت غنی از کربن دست یافت، بسیار دشوار است. به نظر می‌رسد که این موضوع، تمام مکانیسم‌های شناخته شده شکل‌گیری را رد می‌کند.

معمایی برای دنبال کردن

PSR J2322-2650b به طرز فوق‌العاده‌ای به ستاره خود نزدیک است، تنها ۱ میلیون مایل فاصله دارد. در مقابل، فاصله زمین تا خورشید حدود ۱۰۰ میلیون مایل است. به دلیل مدار بسیار فشرده آن، کل سال این سیاره فراخورشیدی – یعنی مدت زمانی که طول می‌کشد تا یک بار به دور ستاره خود بگردد – تنها ۷.۸ ساعت است.

با اعمال مدل‌ها بر تغییرات روشنایی سیاره در طول مدار آن، تیم دریافت که نیروهای گرانشی عظیم تپ‌اختر بسیار سنگین‌تر، سیاره‌ای به جرم مشتری را به شکل لیمو درآورده است.

در مجموع، این ستاره و سیاره فراخورشیدی ممکن است یک سامانه «بیوه سیاه» در نظر گرفته شوند. سامانه‌های بیوه سیاه نوع نادری از سامانه‌ها هستند که در آن‌ها یک تپ‌اختر در حال چرخش سریع با یک همدم کوچک و کم‌جرم جفت می‌شود. در گذشته، مواد از همدم به سمت تپ‌اختر جریان می‌یافت که باعث می‌شد تپ‌اختر به مرور زمان سریع‌تر بچرخد و این امر یک باد قوی را تغذیه می‌کند. سپس آن باد و تشعشعات، ستاره کوچک‌تر و کم‌جرم‌تر را بمباران کرده و تبخیر می‌کنند.

مانند عنکبوتی که نامش از آن گرفته شده است، تپ‌اختر به آرامی شریک نگون‌بخت خود را مصرف می‌کند. اما در این مورد، همدم کوچک رسماً توسط اتحادیه بین‌المللی نجوم به عنوان یک سیاره فراخورشیدی در نظر گرفته می‌شود، نه یک ستاره!

ژانگ گفت:

آیا این شیء مانند یک سیاره معمولی شکل گرفته است؟ خیر، چون ترکیب آن کاملاً متفاوت است. آیا با زدودن لایه‌های بیرونی یک ستاره شکل گرفته است، همانطور که سامانه‌های «عادی» بیوه سیاه شکل می‌گیرند؟ احتمالاً خیر، زیرا فیزیک هسته‌ای کربن خالص تولید نمی‌کند.

راجر رومانی، یکی از اعضای تیم از دانشگاه استنفورد و مؤسسه کاولی برای اخترفیزیک ذرات و کیهان‌شناسی، یکی از کارشناسان برجسته جهان در زمینه سامانه‌های بیوه سیاه است. او یک پدیده برانگیزاننده را پیشنهاد می‌کند که می‌تواند در این جو منحصر به فرد رخ دهد.

رومانی تئوری‌پردازی کرد:

همانطور که همدم سرد می‌شود، مخلوط کربن و اکسیژن در داخل شروع به تبلور می‌کند. کریستال‌های کربن خالص به بالا شناور می‌شوند و با هلیوم مخلوط می‌شوند، و این همان چیزی است که ما می‌بینیم. اما بعد باید اتفاقی بیفتد تا اکسیژن و نیتروژن دور بمانند. و اینجاست که اختلاف نظر وجود دارد.

رومانی گفت:

اما خوب است که همه چیز را ندانیم. من مشتاق هستم تا درباره عجیب بودن این جو بیشتر بیاموزم. داشتن معمایی برای دنبال کردن عالی است.

این کشف، با دید مادون قرمز و حساسیت فوق‌العاده‌اش، تنها توسط تلسکوپ وب امکان‌پذیر بوده است. قرار گرفتن آن در فاصله‌ی یک میلیون مایلی از زمین و سپر خورشیدی بزرگ آن، ابزارها را بسیار سرد نگه می‌دارد، که برای انجام این مشاهدات ضروری است.

ژانگ توضیح داد:

روی زمین، بسیاری از چیزها داغ هستند و آن گرما واقعاً در مشاهدات اختلال ایجاد می‌کند، زیرا منبع دیگری از فوتون‌ها است که باید با آن مقابله کنید. انجام این کار از روی زمین مطلقاً امکان‌پذیر نیست.

منبع: Scitechdaily