آب و متان در جو یک مشتری گرم کشف شد
انجمن پارسیان: تلسکوپ فضایی جیمز وب، آب و متان را در جو یک سیاره فراخورشیدی که اصطلاحا «مشتری گرم» نامیده می شود، یافته است.
به گزارش انجمن پارسیان به نقل از ایسنا و به نقل از اسپیس، تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) متان و بخار آب را در جو یک دنیای مشتری مانند که در فاصله ۱۶۳ سال نوری از ما قرار دارد، شناسایی کرده است.
تلسکوپ فضایی فروسرخ قدرتمند ناسا در صورتیکه این سیاره فراخورشیدی موسوم به WASP-۸۰ b هر سه روز یک دفعه به دور ستاره میزبانش می چرخید، این مولکول ها را شناسایی کرد.
ستاره شناسان با بهره گیری از این تلسکوپ فضایی برای تماشای عبور این سیاره فراخورشیدی از روی ستاره کوتوله سرخ مادر خود که حدودا هر سه روز زمینی یک دفعه به دور آن می چرخد، این کشف را انجام دادند.
اخترشناسان تا حالا بخار آب را در اتمسفر حدود ۱۲ سیاره مشاهده کرده اند، اما کشف متان با بهره گیری از طیف سنجی مبتنی بر فضا - بااینکه به طور معمول در جو جهان های منظومه شمسی مانند مشتری، زحل، اورانوس و نپتون یافت می شود - بسیار نادر بوده است.
این همان کاری است که یک تیم پژوهشی شامل لوئیس ولبنکس و مایکل لاین از دانشکده زمین و اکتشاف فضایی دانشگاه ایالتی آریزونا و تیلور بل پژوهشگر از موسسه تحقیقات محیطی BAERI حالا با تلسکوپ فضایی جیمز وب انجام داده اند.
ولبنکس می گوید: این نخستین باری بود که ما چنین خاصیت طیفی واضحی از متان را با چشمان خود در یک طیف سیارات فراخورشیدی درحال گذر مشاهده می کردیم و چندان بی شباهت به چیزی که نیم قرن پیش در طیف سیارات غول پیکر منظومه شمسی دیده می شد، نبود.
در حقیقت این نخستین بار نیست که جیمز وب متان را در جو یک سیاره کشف می کند. به عنوان مثال، این تلسکوپ فضایی اوایل سال جاری چنین مولکول هایی را در اطراف یک سیاره فراخورشیدی به نام K۱۲-۱۸b کشف کرد.
سوزنی در انبار کاه کیهان
سیاره فراخورشیدی WASP-۸۰ b به عنوان یک سیاره «مشتری گرم» طبقه بندی می شود، برای اینکه مانند مشتری های به اصطلاح داغ به ستاره مادر خود نزدیک نیست، اما همچنان از مشتری های به اصطلاح سرد به ستاره میزبان خود نزدیک تر است. گفتنی ست که سیاره مشتری اصلی که بزرگترین سیاره منظومه شمسی ما و یک غول گازی است که نام این دسته از سیارات از آن وام گرفته می شود، از نظر فنی در حقیقت یک «مشتری سرد» است.
به سبب این نزدیکی نسبی، تمایز WASP-۸۰ b از ستاره کوتوله سرخ آن کار دشواری است و اینکه این کار انجام شده نشان دهنده توانایی های بالای این تلسکوپ ۱۰ میلیارد دلاری است، چونکه در این مورد، معادل دیدن یک موی انسان از فاصله ۱۴.۵ کیلومتری است.
خوشبختانه اخترشناسان راهی برای مقابله با این چالش دارند. آنها منتظر ماندند تا WASP-۸۰ b از مقابل ستاره کوتوله سرخی که به دور آن می چرخد، عبور کند. سپس طیف جمعی در رابطه با این سیاره را مشاهده نمودند.
از آنجائیکه عناصر و مولکول های شیمیایی، نور را در طول موج های مشخص جذب می کنند، با نگاه کردن به طیف های ترکیبی و مقایسه آن با طیف های انفرادی ستاره، نشانه های مشخصی از مولکول های خاص در جو سیاره به نمایش درمی آید.
ولبنکس می گوید: با بهره گیری از این روش گذر، هنگامی که سیاره در مقابل ستاره خود حرکت کرد، منظومه را مشاهده کردیم که موجب شد نور ستاره ای که می بینیم کمی کم شود. این شبیه به زمانی است که شخصی از مقابل یک لامپ عبور می کند و نور آن کم می شود.
وی ادامه داد: در طول این مدت، حلقه نازکی از جو سیاره در اطراف مرز روز/شب سیاره توسط ستاره روشن می شود و در رنگ های خاصی از نور که مولکول های موجود در جو سیاره نور را جذب می کنند، جو ضخیم تر به نظر می آید. و نور ستاره بیشتری را می بندد و در مقایسه با سایر طول موج هایی که جو شفاف به نظر می آید، تیرگی عمیق تری به وجود می آورد.
وی افزود: این روش به دانشمندانی مانند ما کمک می نماید با دیدن این که کدام رنگ های نور مسدود شده اند، بفهمیم جو سیاره از چه تولید شده است.
اما پژوهشگران به همین جا بسنده نکردند. آنها از روش دیگری هم برای سنجش جو WASP-۸۰ b استفاده کردند.
در حین شکار متان، گرم تر می شود
سیاره WASP-۸۰ b مانند تمام سیارات دیگر، مقداری از نور خودرا به شکل تابش گرمایی ساطع می کند و هم طول موج و هم شدت این نور به دمای سیاره بستگی دارد.
نزدیکی سیاره WASP-۸۰ b به ستاره اش، دمای سطح آنرا به ۵۵۲ درجه سانتی گراد می رساند. این در مقایسه با دمای معمولی یک مشتری داغ(۱۱۷۷ درجه سانتیگراد) و دمای سرد مشتری ما با دمای منفی ۱۴۸ درجه سانتی گراد در حد وسط قرار می گیرد.
مشتری های گرم و داغ بصورت کشندی در مدار ستارگان خود قفل می شوند، به این معنا که آنها دارای سمت های روز دائمی و گرم تر هستند که همیشه رو به ستاره است و یک نیمه ی همیشه شب نیز دارند که همیشه رو به فضا و خنک تر است.
پیش از این که سیاره WASP-۸۰ b از مقابل ستاره خود عبور کند، سمت روز آن هم به سمت ستاره و هم به سمت زمین است، به این معنا که با اندازه گیری افت نوری که از ستاره در طول کسوف می آید، نور فروسرخ که از سیاره در نتیجه گسیل های حرارتی آن می آید، آشکار می شود. این به ستاره شناسان «طیف خورشید گرفتگی» با الگوهای جذب نور متصل به مولکول های موجود در جو سیاره می دهد که این الگوها به صورتی به عنوان کاهش نور ساطع شده از سیاره در طول موج های خاص ظاهر می شوند.
بهترین از هر دو جهان
ترکیب داده های کسوف و گذر به تیم این امکان را داد تا ببینند چه مقدار نور توسط جو WASP-۸۰ b در طول موج های مختلف مسدود و انتشار یافته است. سپس پژوهشگران از دو مدل مختلف برای شبیه سازی جو سیاره ای مانند WASP-۸۰ b در وضعیت متلاطم مشتری گرم استفاده کردند.
یک مدل، سختگیرانه بود که فیزیک و شیمی موجود را برای تعیین سطوح متان و آب که از چنین جهانی می توان انتظار داشت، محاسبه می کرد. مدل دیگر انعطاف پذیرتر بود و میلیونها ترکیب مختلف از متان و آب فراوان و دما را برای یافتن دستور العملی که به بهترین وجه با داده ها مطابقت دارد، امتحان کرد. مقایسه داده های گذر و کسوف با هر دو مدل، پژوهشگران را به یک نتیجه واضح و یکسان هدایت کرد.
آنها اعلام نمودند که بطور قطع متان در جو WASP-۸۰ b وجود دارد.
مایکل لاین توضیح داد: پیش از جیمز وب، متان برخلاف انتظارات در خصوص این که می توانست با تلسکوپ فضایی هابل در چند سیاره شناسایی شود، یافت نشد. این فقدان ردیابی ها موجب ایجاد انبوهی از ایده ها از کمبود ذاتی کربن گرفته تا تخریب فتوشیمیایی آن و اختلاط عمیق گاز متان شده بود.
گام بعدی این است که بررسی نماییم که ترکیب شیمیایی WASP-۸۰ b می تواند به دانشمندان در مورد خاصیت ها، تاریخچه ایجاد و تکامل این سیاره فراخورشیدی که مربوط به فراوانی متان و آب است، شناخت دهد.
چنین مطالعاتی به این تیم اجازه می دهد تا چیزهایی مانند نسبت کربن اتمسفر به اکسیژن را نیز استنباط کند. این نسبت، چیزی است که دقیقاً برمبنای مکان ایجاد سیاره در اطراف یک ستاره متفاوت می باشد. این می تواند آشکار کند که آیا WASP-۸۰ b در جایی که حالا نشسته تشکیل شده است یا این که پیش از مهاجرت به سمت ستاره اش در فاصله ای دورتر متولد شده است.
این تیم همین طور جو مشتری های گرم خارج از منظومه شمسی را با اتمسفر سیاراتی که به دور خورشید می چرخند، مقایسه خواهدنمود و نمونه ها و داده های جمع آوری شده توسط ماموریت های فضایی را که قبلا از مشتری و زحل بازدید کرده اند، به کار می گیرد.
ولبنکس در آخر اظهار داشت: متان نه فقط گاز مهمی در ردیابی ترکیبات جوی و شیمی در سیارات غول پیکر است، بلکه فرض بر این است که در ترکیب با اکسیژن، نشانه ای از زیست شناسی باشد. یکی از اهداف کلیدی ماموریت بعدی ناسا بعد از جیمز وب موسوم به «رصدخانه جهان های قابل سکونت»، جستجوی گازهایی مانند اکسیژن و متان در سیارات زمین مانند در اطراف ستاره های خورشیدمانند است.
این پژوهش در مجله Nature انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب