کشف سیاره‌ عجیبی که هر سال آن ۱۶ ساعت است

تیر یا عطارد قهرمان سرعت در منظومه‌ شمسی ما است. این سیاره هر ۸۸ روز یک بار به دور خورشید می‌چرخد و سرعت متوسط آن در این حرکت ۴۷ کیلومتر بر ثانیه است. میانگین فاصله‌ آن از خورشید ۵۸ میلیون کیلومتر بوده و آن‌قدر سریع است که نام آن را مرکوری (Mercury) یا خدای بال‌پا گذاشته‌اند.

اگر به جای عطارد، مشتری به خورشید نزدیک‌تر و حتی از آن داغ‌تر بود چه روی می‌داد؟ این دقیقا همان چیزی است که دانشمندان موفق به شناسایی آن شده‌اند. در یک منظومه‌ ستاره‌ای دوردست در فاصله‌ ۸۵۵ سال نوری، سیاره‌ای وجود دارد که عطارد در مقابل آن یک جرم کند و دور نسبت به ستاره‌ مرکزی محسوب می‌شود.

ویژگی‌های سیاره

این سیاره تنها در ۱۶ ساعت به دور ستاره‌ خود می‌چرخد، بنابراین یکی از کوتاه‌ترین مدارهای اندازه‌گیری شده را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، در این فاصله و با چنین سرعتی، با دمای بسیار بالای سطح سیاره، یکی از عجیب‌ترین سیاره‌های فراخورشیدی لقب می‌گیرد که تاکنون کشف شده است.

نام این سیاره TOI-2109 b است و اخترشناسان آن را در طبقه‌بندی مشتری فوق داغ (Ultrahot Jupiter) قرار داده‌اند. مشتری‌های داغ غول‌های گازی هستند که فوق‌العاده نزدیک به ستاره‌های خود می‌چرخند و دمای سطحی بسیار بالایی دارند. مشتری‌های فوق داغ حتی از این هم شرایط شدیدتری دارند. دمای سطح این نوع سیارات بیشتر از ۱۹۲۷ درجه‌ سانتی‌گراد است. اخترشناسان تخمین می‌زنند که دمای روز در TOI-2109 b به بیش از ۳۲۲۷ درجه‌ سانتی‌گراد می‌رسد که به اندازه‌ برخی از ستاره‌های کوچک داغ است.

ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران (Transiting Exoplanet Survey Satellite) یا فضاپیمای تس (TESS) ناسا در می ۲۰۲۰ این سیاره را کشف کرد و با آغاز رصد از ۱۳ می، تقریبا یک ماه به تماشای آن ادامه داد. در طول سال بعد، چندین رصدخانه‌ زمینی هم مشاهدات بعدی را در طول موج‌های گوناگون انجام دادند. همه‌ این مشاهدات تأیید کردند که TOI-2109b یک سیاره‌ کمیاب و غیرمعمول است.

اوی شپورر (Avi Shporer) یکی از نویسندگان این مطالعه از مؤسسه‌ اخترفیزیک و تحقیقات فضایی کاولی MIT گفت: همه چیز با سیاره بودن آن مطابقت داشت و ما دریافتیم که با جرم بسیار جالب و نسبتا کمیابی روبه‌رو هستیم.

در حالی که رکورددار قبلی یک دوره گردش ۱۸ ساعته دارد، دوره‌ مداری ۱۶ ساعته‌ TOI-2109 b کوتاه‌ترین دوره‌ اندازه‌گیری شده برای یک غول گازی محسوب می‌شود. جرم این سیاره تقریبا پنج برابر مشتری است و به دور ستاره‌ای از نوع F با جرمی حدود ۱٫۵ برابر خورشید ما می‌چرخد. تصور اینکه این چیدمان برای هر ناظری در آن منظومه چگونه خواهد بود، دشوار است.

 

فاصله‌ بسیار کم این سیاره باعث شده تا بسیار داغ باشد و احتمالا مانند دیگر سیارات فراخورشیدی از طبقه‌بندی مشتری داغ و فوق داغ، در قفل گرانشی ستاره‌ میزبان گرفتار شده است. دمای بسیار بالای روز در این سیاره می‌تواند مولکول‌ها را به اتم‌های تشکیل‌دهنده تجزیه کند. مدل‌سازی نظری نشان می‌دهد که این اتفاق می‌تواند برای هیدروژن مولکولی بیفتد، اگر سمت شب به‌طور قابل‌توجهی خنک‌تر باشد، هیدروژن می‌تواند دوباره به صورت مولکول تشکیل شود.

یک ماه رصدهای تس کمک کرد تا چرخش سیاره به دور ستاره تأیید شود. آن‌ها گرفت ثانویه (زمانی که سیاره از پشت ستاره‌ خود می‌گذرد) را در طول موج‌های گوناگون بررسی کردند و دریافتند که دمای روز احتمالا از ۳۲۰۰ درجه سانتیگراد فراتر می‌رود. اما هنوز مطمئن نیستند که در شب چه روی می‌دهد زیرا تس به اندازه‌ کافی حساس نیست.

اگر تجزیه و ترکیب دوباره‌ هیدروژن مولکولی درست باشد، می‌تواند به برهم‌کنش مؤثر دما در جو سیاره کمک کند و این یعنی دما در سمت شب خیلی زیاد نیست. شپورر در عینا حال خاطرنشان کرد: روشنایی سمت شب سیاره کمتر از حساسیت داده‌های تس است و باعث ایجاد پرسش‌هایی درباره‌ این بخش می‌شود.

بیشتر بخوانید: اگر بخواهیم با فضاپیما در مشتری فرود بیاییم چه اتفاقی خواهد افتاد؟ (فیلم)

کشیده شدن در دام ستاره

پژوهشگران همچنین دریافتند که TOI-210 b با سرعت ۱۰ تا ۷۵۰ میلی‌ثانیه در سال به‌آرامی به سمت ستاره کشیده می‌شود. ستاره‌شناسان مشتری‌های داغ دیگری را هم یافته‌اند که واپاشی مداری آن‌ها را به سمت ستاره‌هایشان می‌کشاند اما هیچ یک به‌ سرعت کشف اخیر نیستند.

طبیعت خشن TOI-210 b به تأیید وضعیت مشتری‌های داغ و فوق داغ به‌ عنوان یکی از شدیدترین انواع سیارات فراخورشیدی کمک می‌کند. تلسکوپ‌های قوی‌تر طبیعت سیاره را آشکار می‌کنند و تیم پژوهشی امیدوار است که هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب که به‌ زودی پرتاب می‌شود، در کنار هم بتوانند آن را دقیق‌تر مطالعه کنند. تماشای اتفاقاتی که با نزدیک و نزدیک‌تر شدن سیاره به ستاره روی می‌دهد به‌ویژه برای ستاره‌شناسان جالب خواهد بود.

ونگ گفت: مشتری‌های فوق داغ مانند TOI-210 b خشن‌ترین زیرگروه سیارات فراخورشیدی را تشکیل می‌دهند. ما به‌تازگی شروع به درک برخی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد کرده‌ایم که در اتمسفر آن‌ها روی می‌دهد و در منظومه‌ شمسی ما مشابهی ندارند.

مشاهدات آینده از TOI-210 b هم ممکن است در گام اول سرنخ‌هایی از چگونگی پیدایش چنین سامانه‌های ستاره‌ای گیج‌کننده‌ای را نشان دهند. شپرور گفت: از آغاز علم سیارات فراخورشیدی، مشتری‌های داغ به‌عنوان گوی‌های عجیب و غریب دیده می‌شدند. اینکه چگونه سیاره‌ای به جرم و بزرگی مشتری، به مداری می‌رسد که تنها چند روز طول می‌کشد؟ ما چنین چیزی در منظومه‌ شمسی نداریم و این یافته، فرصتی را برای مطالعه و کمک به توضیح وجود آن‌ها فراهم می‌کند.

خود مشتری هم ممکن است در گذشته‌های دور، قبل از بازگشت به مسیر مداری که اکنون دنبال می‌کند، به ۱٫۵ واحد نجومی خورشید مهاجرت کرده باشد. چیزی که به فرضیه‌ گردش بزرگ (Grand Tack Hypothesis) شناخته می‌شود. مشتری و زحل هم احتمالا اندکی پس از شکل‌گیری به نزدیکی خورشید مهاجرت کرده‌اند. اما پس از آنکه مشتری به مکان فعلی مریخ رسیده، این دو زوج غول گازی دوباره دور شده‌اند و به مکان فعلی رسیده‌اند، به این فرآیند، گردش بزرگ گفته می‌شود.

یافتن سیارات فراخورشیدی با شرایط شدید و غیرمعمول به ما چیزهای زیادی درباره‌ گستره‌ انواع سیارات در این محدوده می‌آموزد. از سویی اگرچه به دلیل بزرگ و نزدیک بودن به ستاره، سیاره‌های زیادی از طبقه‌ مشتری‌های داغ و فوق داغ کشف می‌شود اما در حقیقت این نوع سیارات واقعا کمیاب هستند.

به گفته‌ پژوهشگران، تنها حدود ۰٫۵ درصد از ستارگان خورشید-مانند میزبان این سیاره‌های افراطی هستند. با وجود اینکه تعداد آن‌ها کم است، اما سهم بزرگی در درک کلی ما از سیارات فراخورشیدی دارند. ابعاد عظیم آن‌ها در مقایسه با ستاره‌های میزبان و دمای بالای آن‌ها، طیف وسیعی از مطالعات دقیق را امکان‌پذیر می‌کند که بسیار فراتر از اندازه‌گیری‌های ابتدایی جرم و شعاع سیاره است.

آن‌ها در مقاله‌ خود نوشتند: در طول دو دهه‌ گذشته، گستره‌ وسیعی از تکنیک‌های رصدی با جزئیات روزافزون برای بررسی ویژگی‌های جوی سیارات فراخورشیدی از نوع مشتری داغ استفاده شده است. اکنون مطالعه‌ ویژگی‌هایی مانند توزیع دما، ترکیب شیمیایی، ابرهای متراکم، مه‌های فتوشیمیایی و سازوکار انتقال حرارت بسیار آسان‌تر از قبل است.

ستاره‌شناسان در حال یادگیری این موضوع هستند که مشتری‌های فوق داغ با برخی از ویژگی‌های فیزیکی و دینامیکی متمایز مشخص می‌شوند که آن‌ها را از بقیه‌ جمعیت غول‌های گازی داغ متمایز می‌کند. حالا هیچ مطالعه‌ای درباره‌ سیارات فراخورشیدی بدون رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) کامل نمی‌شود. JWST این قدرت را خواهد داشت که جو سیارات فراخورشیدی را با دقت بیشتری نسبت به هر ابزار دیگری که در حال حاضر در اختیار ستاره شناسان است، بررسی کند.

بخشی از جست‌وجو و مطالعه‌ سیارات فراخورشیدی درباره‌ یافتن سیارات مشابه زمین در کمربند حیات منظومه‌های سیاره‌ای است. اما مشتری‌های فوق داغ مانند TOI-2109b هم می‌توانند درباره‌ سیارات در شدیدترین حالتشان و درباره‌ فعل‌وانفعالات سیاره-ستاره‌ای که نمی‌توانیم در منظومه‌ شمسی خود مطالعه کنیم، چیزهای زیادی به ما بیاموزند و جیمز وب در این زمینه هم کمک قابل‌توجهی به دانش ما خواهد کرد.

در حالی که پیشرفت‌های آینده در قابلیت‌های تلسکوپ‌ها، امکان کاوش‌های نسبتا عمیق سیارات فراخورشیدی کوچکتر و سردتر را فراهم می‌کند، مشتری‌های فوق داغ همچنان مطلوب‌ترین گزینه‌ها برای تعیین ویژگی‌ها و ماهیت سیارات در شدیدترین حالت خود خواهند بود.

.

بیشتر بخوانید:۱۰ مورد از خطرناک‌ترین سیارات کهکشان راه شیری