کشف سیاره‌ای با ابر‌هایی از سنگ بخار شده!

فرارو- ستاره شناسان اخیراً یک سیاره فراخورشیدی در فاصله ۱۳۶۰ سال نوری از ما را شناسایی کردند که آنقدر به ستاره خود نزدیک است که ابر‌های آن از سنگ بخار شده تشکیل شده است.

به گزارش فرارو، این سیاره که WASP-178b نام دارد، به دور ستاره جوان و سفید رنگ WASP-178 می‌چرخد که جرم آن دو برابر خورشید ما است. اما نکته جالب اینجاست که مدار این سیاره به قدری کوتاه است که این جرم تنها ۳.۳ روز طول می‌کشد تا به دور ستاره خود بچرخد. ستاره شناسان می‌گویند در آن نزدیکی، دمای جهان گازی به قدری در حال افزایش است که می‌توان این سیاره را به عنوان یک مشتری فوق داغ طبقه بندی کرد، به حدی داغ که احتمالاً باید آن را شدیدترین نوع سیاره فراخورشیدی معرفی کرد که بشر تاکنون دیده است.

مطالعه جدید آب و هوا در این دنیای وحشی، برای اولین بار، مونوکسید سیلیکون (SiO) را در اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی شناسایی کرده است که به ما بینش جدیدی از این جهان‌های واقعاً بیگانه می‌دهد. دیوید سینگ، اخترفیزیکدان از دانشگاه جان هاپکینز، گفت: «ما هنوز درک خوبی از آب و هوا در محیط‌های سیاره‌ای مختلف نداریم. وقتی به زمین نگاه می‌کنید، تمام پیش‌بینی‌های آب‌وهوای ما هنوز با آنچه می‌توانیم اندازه‌گیری کنیم، تنظیم می‌شود. اما وقتی به یک سیاره فراخورشیدی دور می‌روید، قدرت پیش‌بینی محدودی دارید، زیرا یک نظریه کلی درباره چگونگی تغییرات در جو نداریم.»

ستاره شناسان می‌گویند این «مشتری‌های داغ» مخصوصاً برای مطالعه کاملاً جذاب و بی نظیر هستند. همانطور که از نام آن پیداست، این دنیا‌ها مانند سیاره مشتری، غول‌های گازی هستند، اما علاوه بر این بسیار داغ هستند، زیرا آن‌ها در مدار‌های بسیار نزدیکی با ستاره‌های خود قرار دارند که برخی ممکن است در کمتر از یک روز به دور ستاره خود بچرخند. این سیاره‌ها معمای جالبی را عرضه می‌کنند؛ آن‌ها نمی‌توانند در مدار فعلی خود شکل گرفته باشند، زیرا گرانش، تشعشع و باد‌های شدید ستاره‌ای باید مانع از جمع شدن گاز به یکدیگر می‌شدند. با این حال، بیش از ۳۰۰ مشتری داغ تا به امروز شناسایی شده است. ستاره شناسان بر این باورند که آن‌ها دورتر از ستاره‌های خود شکل می‌گیرند و سپس به سمت داخل مهاجرت می‌کنند.

جرم WASP-178b حدود ۱.۴ برابر مشتری و ۱.۹ برابر اندازه آن است. این سیاره فراخورشیدی که از گرمای ستاره خود پف کرده است، به دمای ۲۴۵۰ درجه کلوین (۲۱۷۷ درجه سانتیگراد یا ۳۹۵۰ درجه فارنهایت) می‌رسد. این دما نقطه جالب توجهی برای تشخیص سیلیکات تبخیر شده است و مطالعات نظری نشان داده اند که مونوکسید سیلیکون بالاتر از ۲۰۰۰ کلوین در آن قابل تشخیص باشد. سیاره فراخورشیدی بین ما و ستاره میزبانش قرار دارد و با هر گذر، مقداری از نور ستاره توسط اتم‌های موجود در جو سیاره فراخورشیدی جذب می‌شود. این سیاره همچنین هر عنصر را در طول موج متفاوتی جذب یا ساطع می‌کند، به این معنی که می‌توان آن را به عنوان سیگنالی در طیف نور دریافتی از ستاره شناسایی کرد.

همانطور که می‌توان تصور کرد، این سیگنال کاملاً ضعیف است، اما اخترشناسان می‌توانند با کنار هم گذاشتن ترانزیت‌ها، طیف را برای دریافت سیگنال قابل خواندن تقویت کنند. با استفاده از این روش، فلزات تبخیر شده مانند تیتانیوم، آهن و منیزیم در جو مشتری‌های داغ شناسایی شده اند. تیمی از محققان به رهبری سینگ و همکارش جاش لوترینگر از دانشگاه یوتا، از تلسکوپ فضایی هابل برای به دست آوردن طیف WASP-178b استفاده کردند و سیگنالی را یافتند که شبیه هر چیزی که تا به حال دیده شده، نبود. بر اساس تجزیه و تحلیل آنها، معلوم شد که این سیگنال مربوط به سیلیکون و منیزیم است. آن‌ها در مقاله خود می‌نویسند: «به طور خاص، طبق دانش ما، SiO قبلاً در سیارات فراخورشیدی شناسایی نشده بود، اما حضور SiO در WASP-178b با انتظارات نظری به عنوان گونه غالب سی-بردار در سطح دمای بالا مطابقت دارد.»

سیاره WASP-178b، مانند تمام مشتری‌های داغ شناخته شده، به طور جزر و مدی به ستاره خود قفل شده است. یعنی یک طرف در روز دائمی رو به ستاره است و طرف دیگر با شب دائمی رو به رو است. این باعث ایجاد تفاوت قابل توجهی در دما بین دو نیمکره سیاره فراخورشیدی می‌شود، با جوی چرخشی که بین این دو می‌چرخد. در سمت شب سیاره فراخورشیدی، ممکن است دما به اندازه سرد باشد که بخار‌ها به ابر‌هایی بارنده تبدیل کند، قبل از اینکه دوباره به سمت روز، جایی که مواد معدنی بار دیگر تبخیر شوند، بروند.

محققان نتوانستند هیچ نشانه‌ای از این تراکم را در ترمیناتور WASP-178b، خطی که روز را از شب جدا می‌کند، ببینند. با این حال، نتایج نشان می‌دهد که مونوکسید سیلیکون ممکن است در سیارات فراخورشیدی دیگری که مشاهدات دقیق ترمیناتور برای آن‌ها قابل مشاهده است، یعنی WASP-76b وجود داشته باشد. ستاره شناسان می‌گویند اگر باران سنگ در یک سیاره فراخورشیدی وجود داشته باشد، ممکن است این مکان احتمالاً بهترین گزینه برای رخ دادن چنین پدیده‌ای باشد.

نتایج مطالعه این تیم همچنین نشان می‌دهد که ما در حال اشراف بیشتر به فضا‌های مرموز جهان‌های دور هستیم. این نوید خوبی برای نگاه کردن به سیارات فراخورشیدی است که کوچکتر و دورتر از ستاره هایشان هستند. لوترینگر گفت: «اگر نتوانیم بفهمیم در مشتری‌های فوق‌گرم چه اتفاقی می‌افتد، جایی که داده‌های رصدی جامد قابل اعتمادی در اختیار داریم، فرصتی برای کشف آنچه در طیف‌های ضعیف‌تر از رصد سیارات فراخورشیدی روی می‌دهد، نخواهیم داشت. این آزمایشی از تکنیک‌های ما است که به ما امکان می‌دهد درک کلی از خواص فیزیکی مانند تشکیل ابر و ساختار جوی ایجاد کنیم.» نتایج این تحقیق قابل توجه در نشریه معتبر Nature منتشر شده است.

منبع: sciencealert

ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو