وب ناسا سیارهبیگانی را که ترکیب آن برای توضیح غیرقابلقبول است، مشاهده میکند
تیم مأموریت وب ناسا
مرکز پروازی فضایی گودارد
دانشمندانی که از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا استفاده میکنند، نوع نادری از سیارهبیگانه — یا سیارهای خارج از سامانهٔ شمسیمان — را مشاهده کردهاند که ترکیب جوی آن چالشبرانگیز برای درک ما از چگونگی شکلگیریاش است.
بهطور رسمی با نام PSR J2322-2650b شناخته میشود؛ این جسم با جرم برابر سیارهٔ مشتری بهنظر میرسد که جوای عجیب حاکم بر آن از هلیوم و کربن است، کاری که پیش از این هرگز دیده نشده است. احتمالاً ابرهای دود در هوا شناورند و در عمق سیاره، این ابرهای کربنی میتوانند تراکم یافته و به الماس تبدیل شوند. نحوهٔ شکلگیری این سیاره همچنان راز است. این مقاله روز سهشنبه در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
«این یک شگفتی کامل بود»، پیتر گائو، یکی از همنویسندگان مطالعه از آزمایشگاه زمین و سیارات کارنژی در واشنگتن، گفت. «بهیاد دارم پس از دریافت دادهها، واکنش جمعی ما این بود: «این چیست؟» این بهطرز شگفتانگیزی متفاوت از انتظارات ما بود.»
تصویر A: سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b و پولسار (تصویر هنری)
این جسم با جرم سیارهای شناخته میشد که به دور یک پولسار، یعنی ستارهٔ نوترونی با چرخش سریع، میچرخد. پولسار پرتوهای تابش الکترومغناطیسی را با فواصل منظم، که معمولاً از میلیثانیه تا ثانیهها متغیر است، ساطع میکند. این پرتوهای پالسدار فقط وقتی قابل مشاهدهاند که مستقیماً به سمت زمین جهتدار باشند، همانند پرتوهای یک فانوس دریایی.
پولسار میلیثانیهای مورد انتظار است که عمدتاً پرتوهای گاما و سایر ذرات با انرژی بالا را ساطع کند؛ امّا این پرتوها برای چشمانداز مادونقرمز وب نامرئیاند. بدون وجود ستارهٔ روشن در مسیر، دانشمندان میتوانند جزئیات دقیق این سیاره را در سراسر مدار آن بررسی کنند.
«این سامانه منحصربهفرد است زیرا ما میتوانیم سیاره را که توسط ستارهٔ میزبانش روشن میشود، ببینیم، اما بهکل ستارهٔ میزبان را مشاهده نکنیم»، مایا بِلِزنِی، دانشجوی دکتری سال سوم در دانشگاه استنفورد (کالیفرنیا) که بر روی مدلسازی شکل سیاره و هندسهٔ مدار آن کار کرده است، گفت. «بهاین ترتیب، طیفی بسیار خالص بهدست میآوریم و میتوانیم این سامانه را با جزئیات بیشتری نسبت به سیاراتبیگانهٔ معمولی بررسی کنیم.»
«سیاره به دور ستارهای میچرخد که کاملاً عجیب است — جرمی برابر خورشید اما اندازهاش بهمانند یک شهر»، گفت مایکل ژانگ، پژوهشگر اصلی این مطالعه از دانشگاه شیکاگو. «این نوع جدیدی از جو سیاره است که پیش از این هیچکس ندیده است. بهجای یافتن مولکولهای معمولی که انتظار میرود در یک سیارهبیگانه دیده شوند — مثل آب، متان و دیاکسید کربن — ما کربن مولکولی، بهویژه C₃ و C₂ مشاهده کردیم.»
کربن مولکولی بسیار غیرعادی است، زیرا در این دماها، اگر اتمهای دیگری در جو حضور داشته باشند، کربن به آنها پیوند میخورد. (دمای این سیاره از ۱٬۲۰۰ درجه فارنهایت در سردترین نقاط سمت شب تا ۳٬۷۰۰ درجه فارنهایت در گرمترین نقاط سمت روز متغیر است.) کربن مولکولی تنها زمانی غالب میشود که تقریباً اکسیژن یا نیتروژن وجود نداشته باشد. از حدود ۱۵۰ سیارهای که ستارهشناسان داخل و خارج از سامانهٔ شمسی مطالعه کردهاند، هیچکدام دیگر کربن مولکولی قابلتشخیص نداشتهاند.
PSR J2322-2650b بهطور فوقالعادهای به ستارهاش نزدیک است؛ فقط یکمیلیون مایل فاصله دارد. در مقایسه، فاصلهٔ زمین از خورشید حدود ۱۰۰ میلیون مایل است. بهدلیل مدار بسیار فشردهٔ آن، تمام یک سال این سیارهبیگانه — یعنی زمان لازم برای یک دور کامل دور ستاره — تنها ۷٫۸ ساعت است. نیروی گرانشی پولسار بسیار سنگینتر، این سیارهای شبیه به سیارهٔ مشتری را به شکل عجیب لیمویی کشیده است.
تصویر B: سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b (تصویر هنری)
بهصورت کلی، ستاره و سیارهبیگانه میتوانند بهعنوان سامانهای «بیوهسیاه» در نظر گرفته شوند، هرچند این مثال معمولی نیست. سامانههای «بیوهسیاه» نوع نادری از سامانهٔ دوگانهاند که در آن یک پولسار سریعچرخ با یک همراه ستارهای کوچک و کمجرم همراه است. در گذشته، ماده از همراه به سمت پولسار جریان مییافت، که باعث افزایش سرعت چرخش پولسار میشد و بادی قوی تولید میکرد. این باد و تابش سپس همراه کوچک و کمجرم را باری میزنند و به تبخیر میرسانند. همانند عنکبوتی که به آن نام داده شده، پولسار بهتدریج شریک بیچارهٔ خود را مینورد.
اما در این مورد، همراه بهطور رسمی بهعنوان یک سیارهبیگانه شناخته میشود، نه ستاره. اتحادیهٔ بینالمللی اخترشناسی (IAU) تعریف میکند که سیارهبیگانه یک جسم آسمانی با جرم زیر ۱۳ جرم سیارهٔ مشتری است که به دور یک ستاره، کوتوله قهوهای یا بقایای ستارهای مانند پولسار میچرخد.
از میان حدود ۶٬۰۰۰ سیارهبیگانه شناختهشده، این تنها سیارهای است که شبیه یک غولگازی (با جرم، شعاع و دما مشابه یک «جیوپیتر گرم») به دور یک پولسار میچرخد. تنها تعداد معدودی از پولسارها شناخته شدهاند که سیاره دارند.
«آیا این شیء مانند یک سیارهٔ معمولی شکل گرفته است؟ نه، چون ترکیب آن کاملاً متفاوت است»، گفت ژانگ. «آیا بهدلیل زدودن سطح یک ستاره مشابه سامانههای «بیوهسیاه» عادی شکل گرفته است؟ احتمالاً نه، زیرا فیزیک هستهای کربن خالص تولید نمیکند. تصور اینکه چگونه به این ترکیب غنی از کربن میرسیم بسیار دشوار است. بهنظر میرسد تمام مکانیزمهای شناختهشدهٔ شکلگیری را رد میکند.»
یک همنویسندهٔ مطالعه، راجر رمانی از دانشگاه استنفورد و مؤسسهٔ کاولی برای فیزیک ذرات و نجوم کیهانی، یک پدیدهٔ جذاب را پیشنهاد میکند که میتواند در جو منحصر به فرد رخ دهد. «بهعنوان همپایدار سرد میشود، ترکیب کربن و اکسیژن در درون شروع به بلورین میکند»، رمانی گفت. «بلورهای خالص کربن به سطح بالا میرسند و در هلیوم مخلوط میشوند و این همان چیزی است که میبینیم. اما سپس باید چیزی رخ دهد تا اکسیژن و نیتروژن از بالای سطح منع شوند. اینجاست که رمز و راز ظاهر میشود.»
«اما خوب است که همه چیز را نمیدانیم»، رمانی گفت. «منتظر هستم تا بیشتر دربارهٔ عجیب و غریب این جو یاد بگیرم. داشتن یک معما برای حل کردن فوقالعاده است.»
ویدئو A: سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b و پولسار (تصویر هنری)
این انیمیشن یک سیارهبیگانهٔ عجیب را نشان میدهد که به دور یک پولسار دوردست یا ستارهٔ نوترونی با چرخش سریع و پالسهای رادیویی میچرخد. سیارهای که حدود یکمیلیون مایل از پولسار فاصله دارد، بهدلیل جزر و مدهای گرانشی قدرتمند پولسار به شکل لیمویی کشیده شده است.
انیمیشن: ناسا، ESA، CSA، رالف کروفورد (STScI)
با چشمانداز مادونقرمز و حساسیت فوقالعادهاش، این کشف تنها توسط تلسکوپ وب قابل انجام است. موقعیت آن که یک میلیون مایل از زمین فاصله دارد و سپر خورشیدی عظیمش ابزارها را بسیار سرد نگه میدارد، که برای این مشاهدات ضروری است. انجام این مطالعه از سطح زمین ممکن نیست.
تلسکوپ فضایی جیمز وب، برترین رصدخانهٔ علمی فضایی جهان است. وب در حال حل معماهای سامانهشمسی ما، جستجوی جهانهای دوردست اطراف ستارگان دیگر، و بررسی ساختارها و ریشههای رازآلود کیهان و جایگاهمان در آن است. وب یک برنامهٔ بینالمللی است که توسط ناسا به همراه شرکایش، ESA (آژانس فضایی اروپا) و CSA (آژانس فضایی کانادا) رهبری میشود.
برای کسب اطلاعات بیشتر دربارهٔ وب، به آدرس science.nasa.gov/webb مراجعه کنید.
بارگیریها & اطلاعات مرتبط
بخشهای زیر شامل لینکهایی برای دانلود تصاویر و ویدئوهای این مقاله در تمام وضوحهای موجود، بههمراه لینکهای اطلاعات مرتبط، تماسهای رسانهای، و در صورت موجود بودن، پیوندهای مقاله تحقیقاتی و ترجمهٔ اسپانیایی میباشند.
تصاویر & ویدئوهای مرتبط
سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b و پولسار (تصویر هنری)
این تصویر هنری نشان میدهد که سیارهبیگانهٔ به نام PSR J2322-2650b (سمت چپ) ممکن است هنگام مدار به دور یک ستارهٔ نوترونی سریعچرخ (پولسار) (سمت راست) چگونه بهنظر برسد. اعتبار: تصویر: ناسا، ESA، CSA، رالف کروفورد (STScI)
سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b (تصویر هنری)
این تصویر هنری نشان میدهد که سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b چگونه ممکن است بهنظر برسد. نیروی گرانشی پولسار بسیار سنگینتری که این سیاره به دور آن میچرخد، جهان با جرم سیارهجیوهای را به این شکل عجیب لیمویی میکشد. تصویر: ناسا، ESA، CSA، رالف کروفورد (STScI)
سیارهبیگانهٔ PSR J2322-2650b در حال چرخش به دور یک پولسار
این انیمیشن یک سیارهبیگانهٔ عجیب را نشان میدهد که به دور یک پولسار دوردست یا ستارهٔ نوترونی با چرخش سریع و پالسهای رادیویی میچرخد. این سیاره که حدود یکمیلیون مایل از پولسار فاصله دارد، بهدلیل جزر و مدهای گرانشی قدرتمند پولسار به شکل لیمویی کشیده شده است. ناسا…