اتمسفر یکی از داغ ترین سیارات فراخورشیدی پر از فلزهای تبخیر شده است

به تازگی یکی از داغ ترین سیارات فراخورشیدی اطراف زمین مورد بررسی قرار گرفته و به نظر می‌رسد که دمای فوق‌العاده شدید آن 7 نوع فلز را به بخار تبدیل کرده است.

در میان داغ ترین سیارات فراخورشیدی که در اطراف محل زندگی ما وجود دارند، یک جرم آسمانی در فاصله 850 سال نوری اخیرا مورد توجه دانشمندان قرار گرفته است. این ستاره شناسان با بررسی سیاره مورد نظر از طریق نور ستاره‌ای که به دور آن می‌چرخد، دریافته‌اند که حداقل 7 نوع فلز گوناگون به واسطه گرمای شدید اتمسفری، به شکل گاز در جو سیاره قرار دارند. چنین مسئله‌ای شگفت‌انگیز و منحصر به فرد است.

اکتشاف داغ ترین سیارات فراخورشیدی

این جرم آسمانی “WASP-121b” نام دارد و در مجامع علمی به چنین سیاره‌هایی مشتری داغ هم می‌گویند. دلیل این نام‌گذاری هم گازی بودن سیاره و نزدیکی آن به ستاره میزبان تا حدی بوده که دمای سطحی سیاره تقریبا با ستاره مورد نظر برابری می‌کند.

سیاره WASP-121b برای اولین بار در سال 2015 کشف شد و در میان سیاره‌های فراخورشیدی بسیار معروف است؛ گفته شده که جرم آن 1.18 برابر و ابعاد آن هم 1.81 برابر سیاره مشتری بوده، اما دوره گردش آن در اطراف ستاره میزبان تنها 1.27 روز است. دو سال بعد از کشف این سیاره، خبر یافتن آب در اتمسفر آن سر و صدای زیادی به پا کرد. در واقع WASP-121b اولین سیاره فراخورشیدی بوده که آب در جو آن یافت شده، اما به واسطه دمای سطحی شدید، احتمال وجود شکلی از حیات روی آن فوق‌العاده پایین است.

با این تفاسیر وقتی که دانشمندان اخیرا نگاه دیگری به اتمسفر این مورد از داغ ترین سیارات فراخورشیدی انداختند، کشفی حاصل شد که آن‌ها را شگفت‌زده کرد. دمای این اتمسفر بین 2.5 تا 3 هزار درجه سلسیوس بوده و با اینکه چنین دمایی به آن عنوان داغ‌ترین سیاره خارج از منظومه شمسی را نمی‌دهد، محققان انتظار نداشتند که ترکیب‌های شیمیایی و مولکولی پیچیده را در چنین اتمسفر داغی پیدا کنند.

بر اساس اطلاعات موجود، محققان انتظار داشتند که ترکیب جو این سیاره بسیار ساده باشد، اما می‌بینیم که مولکول‌های پیچیده و ترکیبات غیر معمولی در این اتمسفر وجود دارند.

اتمسفر سیاره WASP-121b

ستاره شناسی جنز هویجمیکرز (Jens Hoeijmakers) از دانشگاهی در سوئیس می‌گوید که در مشاهدات پیشین، طیف نوری پیچیده و غیر منتظره‌ای از اتمسفر این سیاره به ثبت رسید و در آن زمان محققان سعی کردند که این مشاهدات را به شکلی توجیه کنند؛ در واقع انتظار نمی‌رود که از سیاره‌ای با این دما، چنین طیفی به ثبت برسد، اما دانشمندان در گذشته گفتند که با توجه به طیف نوری ساطع شده از سیاره، وجود مولکول‌هایی که شامل عنصر نادر وانادیم می‌شوند و همچنین نبود عنصر تیتانیم باعث بروز اتفاق مورد نظر شده است.

هویجمیکرز می‌گوید که چنین پیش‌بینی با توجه به تصورات او از سیاره‌های داغ غیر قابل توجیه بود، اما مشاهدات اخیر نشان داده که واقعا چنین مسئله‌ای صادق است و عنصر وانادیم در جو این مورد از داغ ترین سیارات فراخورشیدی حضور پررنگی دارد.

در ابتدا باید گفت که بررسی اتمسفر سیاره‌ای که صدها سال نوری از زمین دور است، کار راحتی نبوده و برای چنین کاری ستاره شناسان باید صبر کنند تا جرم آسمانی مورد نظر از مقابل ستاره عبور کند. چنین کاری به صورت کلی روشی مناسب برای کشف سیاره‌های فراخورشیدی بوده، چرا که عبور سیاره از مقابل ستاره باعث کاهش جزئی نور آن می‌شود و به همین دلیل با بررسی این تغییرات نوری می‌توان از وجود جرم آسمانی مورد نظر باخبر شد.

آنالیز اتمسفر داغ ترین سیارات فراخورشیدی

حال برای بررسی وضعیت جوی باید مشاهدات را به سطح دیگری برد؛ برای این کار دانشمندان نور دریافتی از ستاره را به هنگام عبور سیاره از مقابل آن آنالیز می‌کنند. این نور از کناره‌های سیاره رد می‌شود و قاعدتا راه خود را از میان اتمسفر باز می‌کند. چنین مسئله‌ای باعث می‌شود تا برخی امواج نوری ستاره به هنگام عبور از جو توسط برخی عناصر جذب شوند و به همین ترتیب با بررسی طیف نوری دریافتی، می‌توان از حضور عناصر مختلف در جو سیاره باخبر شد.

محققان از این طریق طیف کامل نور دریافتی از این مورد از داغ ترین سیارات فراخورشیدی را تهیه کرده‌اند. البته همان‌طور که اشاره شد چنین کاری راحت نبوده و سیگنال‌های دریافتی از سیارات مورد نظر هم فوق‌العاده محو هستند. به علاوه مقدار زیادی نویز همراه این سیگنال‌ها به زمین می‌رسند و باید با ابزارهای از بین برنده نویز، سیگنال‌های به درد بخور را از سایر سیگنال‌ها جدا کرد.

با این وجود نکته مهمی که باعث شد تا اتمسفر سیاره WASP-121b به راحتی آنالیز شود، دوره گردش کوتاه آن بود؛ در واقع هرچه تعداد گردش‌های سیاره به دور ستاره بیشتر باشد، سادگی تحلیل سیگنال‌های دریافتی بیشتر می‌شود. این در حالی بوده که سیاره مشتری در منظومه شمسی ما هر دوازده سال یک بار به دور خورشید می‌چرخد و اگر قرار باشد که آدم فضایی‌ها سیاره‌های فراخورشیدی اطراف خود را آنالیز کنند، مشتری کاندید مناسبی برای بررسی آن‌ها نخواهد بود.

تلاش برای یافتن حیات فرازمینی

برای به دست آوردن طیف نوری این مورد از داغ ترین سیارات فراخورشیدی اطراف زمین، هویجمیکیرز و همکارانش داده‌های جمع‌آوری شده از طریق یکی از تلسکوپ‌های 3.6 متری رصدخانه جنوبی اروپا در کشور شیلی را به دقت آنالیز کردند. آنالیز مورد نظر نشان داد که انواع مختلفی از فلزات در اتمسفر این سیاره وجود دارند؛ علاوه بر وانادیم، نشانه‌هایی از آهن، کروم، سدیم، منیزیم، کلسیم و نیکل هم کشف شد و یافته‌های تحقیقات قبلی در مورد سیاره WASP-121b تایید شدند.

هویجمیکرز می‌گوید که تمامی فلزات مورد نظر به واسطه گرمای شدید سطح این سیاره به شکل بخار هستند. سیاره‌هایی که به عنوان مشتری داغ دسته‌بندی می‌شوند، برای ستاره شناسان فوق‌العاده جالب‌توجه هستند و اطلاعات چندانی در مورد آن‌ها در دست نیست. در واقع کسی نمی‌داند که چرا این دسته از داغ ترین سیارات فراخورشیدی تا این حد به ستاره میزبان خود نزدیک هستند.

با بررسی اتمسفر سیارات مورد نظر می‌توان مشخص کرد که آیا آن‌ها در مرحله‌ای از عمر منظومه موجود از ستاره خود جدا شده‌اند و یا در ابتدا فاصله آن‌ها تا ستاره میزبان کمتر بوده و بعدها به سمت مرکز منظومه جابه‌جا شده‌اند. از طرف دیگر پیشرفت در چنین تحقیقاتی به ما کمک می‌کند تا در آینده برای یافتن حیات فرازمینی در کیهان دردسرهای کمتری داشته باشیم.

به بیان دیگر تجهیزاتی که هم‌اکنون برای یافتن آهن و کروم در اجرام آسمانی که صدها سال نوری از زمین دور هستند، استفاده می‌شوند، در آینده نزدیک و با کمی پیشرفت بیشتر به ما کمک می‌کنند تا مولکول‌های تولید شده توسط ارگانیسم‌های زنده را در سیارات فراخورشیدی کشف کنیم.

مقاله تیم هویجمیکرز در ژورنال “Astronomy & Astrophysics” منتشر شده است.