کشف جدید جیمز وب؛ توپ گدازهای خیس
تلسکوپ جیمز وب از وجود جوی پنهان بر فراز یک «ابرزمین» مذاب پرده برداشت.
به گزارش پایگاه علمی خبری دانه، جدیدترین رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب، جهانی جهنمی را آشکار کردهاند که در پوششی غیرمنتظره از جو پنهان شده است (TOI-561 b)، سیارهای سنگی و فوقالعاده داغ که در کمتر از ۱۱ ساعت یک دور کامل بهدور ستارهاش میچرخد. باوجود تابش شدید ستارهای که طبق انتظار باید هرگونه جو را از این سیاره بزداید، به نظر میرسد لایهای ضخیم از گازها بالای اقیانوسی جهانی از ماگمای مذاب قرار دارد؛ عاملی که باعث شده چگالی این سیاره بسیار کمتر از حد انتظار باشد.
پژوهشگرانی که با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا کار میکنند، روشنترین شواهد تاکنون را یافتهاند که نشان میدهد یک سیاره سنگی خارج از منظومه شمسی درون پوششی از جو قرار دارد.
مشاهدات آنها از ابرزمین فوق داغ (TOI-561 b)نشان میدهد این سیاره احتمالاً در لایهای ضخیم از گازها پیچیده شده که بر فراز یک اقیانوس سراسری از سنگ مذاب قرار دارد.
این گروه نتایج خود را در تاریخ ۱۱ دسامبر در نشریه Astrophysical Journal Letters منتشر کردهاند. به گفته پژوهشگران، دادههای جدید توضیح میدهد چرا چگالی این سیاره به طرز شگفتانگیزی پایین است و درعینحال این تصور دیرینه را به چالش میکشد که سیارات نسبتاً کوچک و بسیار نزدیک به ستارهشان قادر به حفظ جو نیستند.
مدار افراطی و ابرزمین با دوره مداری فوق کوتاه
شعاع (TOI-561 b)حدود ۱٫۴ برابر زمین است و دوره مداری آن کمتر از ۱۱ ساعت طول میکشد؛ ویژگیای که آن را در گروه نادری از سیارات فراخورشیدی با دوره مداری فوق کوتاه قرار میدهد.
ستاره میزبان این سیاره تنها اندکی کوچکتر و خنکتر از خورشید است، اما (TOI-561 b)در فاصلهای بهشدت نزدیک به آن میگردد، کمتر از یک میلیون مایل، یعنی حدود یک چهلم فاصله عطارد تا خورشید. این نزدیکی تقریباً بهطورقطع باعث شده یک سوی سیاره همواره رو به ستاره قفل شود. در این نیمکره همیشه روشن، دماها بسیار فراتر از نقطه ذوب اغلب سنگها برآورد میشود.
دکتر آنجالی پیِت، نویسنده همکار از دانشگاه بیرمنگام، میگوید:
«برای توضیح همه مشاهدات واقعاً به یک جو ضخیم و سرشار از مواد فرّار نیاز داریم. بادهای شدید میتوانند با انتقال گرما به نیمکره شب، سمت روز را خنکتر کنند.»
او میافزاید:
«گازهایی مانند بخار آب، بخشی از طولموجهای فروسرخ نزدیکِ ساطعشده از سطح را جذب میکنند، پیش از آنکه نور از جو عبور کند. در نتیجه، سیاره سردتر به نظر میرسد، چون تلسکوپ نور کمتری دریافت میکند. همچنین این احتمال وجود دارد که ابرهای درخشان سیلیکاتی با بازتاب نور ستاره، به خنکشدن جو کمک کنند.»
بررسی راز چگالی بسیار پایین سیاره
یکی از توضیحهایی که پژوهشگران برای چگالی کم این سیاره بررسی کردهاند، این است که (TOI-561 b)ممکن است هستهای آهنیِ نسبتاً کوچک و گوشتهای سنگی با چگالی کمتر از درون زمین داشته باشد.
یوهانا تسکه، نویسنده اصلی و پژوهشگر مؤسسه علوم زمین و سیارات کارنگی، میگوید:
«چیزی که واقعاً این سیاره را متمایز میکند، چگالی غیرعادیِ پایین آن است. اگر ترکیبی مشابه زمین داشت، باید متراکمتر از این میبود.»
او ادامه میدهد:
«(TOI-561 b) در میان سیارات با دوره مداری فوق کوتاه، از این نظر منحصربهفرد است که بهدور ستارهای بسیار پیر و فقیر از آهن (حدود دوبرابر سن خورشید) میگردد؛ ستارهای که در ناحیهای از کهکشان راه شیری به نام دیسک ضخیم قرار دارد. این سیاره باید در محیط شیمیایی کاملاً متفاوتی از منظومه شمسی ما شکلگرفته باشد.»
از همین رو، ترکیب این سیاره ممکن است شبیه دنیاهایی باشد که زمانی شکل گرفتند که خود کیهان هنوز نسبتاً جوان بود.
جوی ضخیم بر فراز یک اقیانوس جهانی ماگما
گروه پژوهشی همچنین پیشنهاد میکند که (TOI-561 b) در جوی قابلتوجه پیچیده شده است؛ جوی که باعث میشود سیاره بزرگتر از آنچه تنها جسم جامدش نشان میدهد، به نظر برسد. هرچند نظریهها میگویند سیارات کوچک که میلیاردها سال در معرض تابش شدید ستارهای بودهاند باید تمام گازهای خود را از دست بدهند، اما برخی از این دنیاها هنوز نشانههایی دارند که نشان میدهد صرفاً سنگ برهنه یا گدازه آشکار نیستند.
پژوهشگران با استفاده از ابزار (NIRSpec)، طیفسنج فروسرخ نزدیک، تلسکوپ وب، دمای سمت روز سیاره را بر اساس درخشندگی فروسرخ آن اندازهگیری کردند تا فرض وجود جو را بیازمایند.
این روش شامل ردیابی کاهش نور کل سامانه ستاره – سیاره زمانی است که سیاره پشت ستاره پنهان میشود؛ روشی مشابه آنچه برای جستوجوی جو در سامانه (TOI-561 b) و دیگر سیارات سنگی کوچک بهکاررفته است.
اگر (TOI-561 b) تنها سطحی سنگی و بدون جو داشت و گرما به سمت شب منتقل نمیشد، دمای نیمکره روشن آن باید به حدود ۴۹۰۰ درجه فارنهایت (۲۷۰۰ درجه سانتیگراد) میرسید. اما دادههای (NIRSpec) نشان میدهد دمای سمت روز نزدیک به ۳۲۰۰ درجه فارنهایت (۱۸۰۰ درجه سانتیگراد) است؛ هنوز بسیار داغ، اما به طور معناداری خنکتر از انتظار.
آزمودن سناریوهای انتقال گرما و جو
برای توضیح این دمای پایینتر از انتظار، پژوهشگران چند سناریو را بررسی کردند. یک اقیانوس جهانی ماگما میتواند مقداری گرما را از سمت روز به سمت شب منتقل کند، اما بدون وجود جو، نیمکره تاریکِ دائمی منجمد میشود و توان بازتوزیع انرژی محدود خواهد بود. لایهای نازک از بخار سنگی نیز ممکن است بالای سطح مذاب وجود داشته باشد، اما بهتنهایی برای ایجاد خنک شدگی مشاهدهشده کافی نیست.
درحالیکه اندازهگیریهای وب به طور قوی از وجود جو پشتیبانی میکند، یک معمای مهم باقی میماند: چگونه سیارهای نسبتاً کوچک که زیر بمباران چنین تابش شدیدی قرار دارد، میتواند هرگونه جوی را حفظ کند، آن هم جوی که ظاهراً بسیار ضخیم است؟
گروه لیختنبرگ، نویسنده همکار از دانشگاه خرونینگن هلند، میگوید:
«ما فکر میکنیم نوعی تعادل میان اقیانوس ماگما و جو وجود دارد. درحالیکه گازها از درون سیاره خارج میشوند و جو را تغذیه میکنند، اقیانوس ماگما همزمان آنها را دوباره به درون سیاره میمکد. برای توضیح این مشاهدات، این سیاره باید بسیار، بسیار غنیتر از زمین از نظر مواد فرّار باشد؛ چیزی شبیه یک توپ گدازهای خیس.»
نگاه بلندمدت وب به (TOI-561 b)و مأموریت گستردهتر آن
این یافتهها حاصل نخستین نتایج برنامه (General Observers Program 3860) تلسکوپ وب است که طی آن، سامانه بیش از ۳۷ ساعت به طور پیوسته رصد شد؛ زمانی که (TOI-561 b) نزدیک به چهار مدار کامل بهدور ستارهاش زد. اکنون گروه پژوهشی در حال بررسی دقیق مجموعه کامل دادههاست تا تغییرات دما در سراسر سیاره و ترکیب دقیقتر جو آن را مشخص کند.
تلسکوپ فضایی جیمز وب، پیشرفتهترین رصدخانه علمی فضایی جهان است. وب در حال حل معماهای منظومه شمسی، جستوجو در دنیاهای دوردست پیرامون ستارگان دیگر، و کاوش در ساختارها و خاستگاههای اسرارآمیز کیهان و جایگاه ما در آن است.
