دانشمندان با تلسکوپ وب ناسا سیارهای فراخورشیدی با جوی بیسابقه کشف کردند که نظریههای شکلگیری سیارات را به چالش میکشد.
دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا موفق به مشاهده نوعی کاملاً جدید از سیارات فراخورشیدی شدهاند که ترکیب جوی آن، درک کنونی از چگونگی شکلگیری چنین سیاراتی را زیر سؤال میبرد.
این جرم عجیب که شکلی شبیه لیمو دارد و احتمال میرود در هسته خود حاوی الماس باشد، مرز میان سیارات و ستارهها را کمرنگ کرده است.
این سیاره که به طور رسمی با نام پیاسآر جی 2322-2650 بی شناخته میشود، جوی غیرمعمول با غلبه هلیوم و کربن دارد؛ جوی که تاکنون نمونهای مشابه آن مشاهده نشده است.
جرم این سیاره تقریباً همسنگ مشتری است، اما ابرهایی از دوده در جو آن شناور هستند و در لایههای عمیقتر، این ابرهای کربنی میتوانند متراکم شده و به الماس تبدیل شوند. این سیاره به دور یک ستاره نوترونی با چرخش بسیار سریع میگردد. چگونگی شکلگیری این سیاره همچنان یک معما است.
به گفته مایکل ژانگ از دانشگاه شیکاگو، پژوهشگر اصلی این مطالعه که برای انتشار در نشریه Astrophysical Journal Letters پذیرفته شده، این سیاره به دور ستارهای کاملاً عجیب میچرخد؛ ستارهای با جرمی هماندازه خورشید اما با ابعادی در حد یک شهر. او تأکید کرده که این نوع جو سیارهای تاکنون هرگز دیده نشده است.
پیتر گائو از آزمایشگاه زمین و سیارات کارنگی در واشنگتن نیز اعلام کرده که مشاهده دادهها برای تیم پژوهشی کاملاً غیرمنتظره بوده و همه را شگفتزده کرده است.
این سیاره در کنار یک ستاره نوترونی چرخان سریع که به آن تپاختر نیز گفته میشود قرار دارد. این ستاره پرتوهایی از تابش الکترومغناطیسی را در فواصل زمانی بسیار کوتاه ساطع میکند، اما بیشتر این تابشها شامل پرتوهای گاما و ذرات پرانرژی هستند که برای دید مادون قرمز تلسکوپ وب قابل مشاهده نیستند.
همین موضوع به دانشمندان اجازه داده تا سیاره را در تمام مدارش با جزئیات بررسی کنند؛ کاری که معمولاً بسیار دشوار است، زیرا ستارهها اغلب نور سیارات را کاملاً تحتالشعاع قرار میدهند.
مایا بلزنای، دانشجوی دکتری دانشگاه استنفورد، توضیح داده که این سامانه منحصربهفرد است، زیرا سیاره توسط ستاره میزبان روشن میشود، اما خود ستاره دیده نمیشود. به همین دلیل طیف بهدستآمده بسیار شفاف است و امکان بررسی دقیقتر نسبت به سیارات فراخورشیدی معمولی فراهم شده است.
بررسیهای تیم پژوهشی نشان داد که به جای مولکولهای رایجی مانند آب، متان و دیاکسید کربن، مولکولهای کربنی مانند C2 و C3 در جو سیاره حضور دارند. در هسته سیاره و تحت فشار بسیار زیاد، این کربن میتواند به الماس تبدیل شود.
با این حال، پرسش اصلی دانشمندان این است که چنین سیارهای چگونه اصلاً شکل گرفته است. به گفته ژانگ، تصور شکلگیری ترکیبی با این میزان غنای کربن بسیار دشوار است و به نظر میرسد همه سازوکارهای شناختهشده شکلگیری سیارات را رد میکند.
این سیاره فاصلهای بسیار کم با ستاره خود دارد، تنها حدود 1.6 میلیون کیلومتر، در حالی که فاصله زمین تا خورشید حدود 150 میلیون کیلومتر است. به دلیل این مدار بسیار فشرده، یک سال کامل این سیاره فقط 7.8 ساعت طول میکشد.
مدلسازی تغییرات روشنایی سیاره در طول مدار نشان میدهد که نیروهای گرانشی عظیم تپاختر، این سیاره همجرم مشتری را به شکل لیمو کشیدهاند.
این سامانه را میتوان در دسته سامانههای موسوم به بیوه سیاه قرار داد؛ سامانههایی نادر که در آنها یک تپاختر بسیار سریع در کنار یک همراه کوچک و کمجرم قرار دارد. در چنین سامانههایی، باد و تابش شدید تپاختر بهتدریج جرم همراه کوچکتر را تبخیر میکند.
در این مورد خاص، این همراه کوچک طبق تعریف اتحادیه بینالمللی اخترشناسی یک سیاره فراخورشیدی محسوب میشود، نه یک ستاره.
راجر رومانی از دانشگاه استنفورد و مؤسسه کاولی، از متخصصان برجسته سامانههای بیوه سیاه، نظریهای مطرح کرده که بر اساس آن، با سرد شدن سیاره، ترکیب کربن و اکسیژن درون آن شروع به بلوری شدن میکند. بلورهای خالص کربن به سطح میآیند و با هلیوم مخلوط میشوند؛ پدیدهای که در جو سیاره مشاهده میشود.
دانشمندان تأکید میکنند که این کشف تنها با توانمندیهای مادون قرمز و حساسیت بالای تلسکوپ جیمز وب امکانپذیر بوده است. موقعیت این تلسکوپ در فاصله حدود 1.6 میلیون کیلومتری از زمین و سپر خورشیدی عظیم آن، ابزارها را در دمای بسیار پایین نگه میدارد که برای چنین رصدهایی ضروری است.
به گفته ژانگ، انجام چنین مشاهداتی از سطح زمین عملاً غیرممکن است، زیرا گرمای محیط خود منبعی از فوتونها ایجاد میکند و دادهها را بهشدت تحت تأثیر قرار میدهد.
