جیمز وب، سیارهای به شکل لیمو را کشف کرد
زمانی که تلسکوپ جیمز وب برای شما لیمو میآورد، یکی از عجیبترین سیارههای تا کنون مشاهدهشده را بهدست میآورید.
ستارهشناسان با بهرهگیری از تلسکوپ فضایی جیمز وب، یک سیارهخارجسیارهای شگفتانگیز را کشف کردهاند که درک ما از امکانات این جهانهای دوردست را بهچالش میکشد. و وقتی میگوییم «کشیده شدن»، بهطور واقعی منظورمان این است.
شیئی با جرم حدودی مشابه سیاره مشتری، بهنام PSR J2322‑2650b، در فاصلهای برابر با یک میلیون مایل (حدود یک درصد فاصله زمین از خورشید) بهدور ستارهاش میچرخد و «سال» این سیاره تنها ۷٫۸ ساعت زمینی طول میکشد. در چنین نزدیکی، گرانش شدید ستاره — نوعی عجیب به نام پالسار — کل سیاره را به شکل بیضوی، مشابه لیمو یا توپ فوتبال، میکشد.
یافتهها که در یک مطالعه جدید در The Astrophysical Journal Letters منتشر شدهاند، آنقدر عجیب هستند که ستارهشناسان مجبور شدهاند بررسی کنند آیا اینها نمایانگر کلاسی کاملاً جدید از اشیای کیهانی هستند یا خیر.
«این کشیدهترین سیارهای است که توانستیم کشیدگیاش را تأیید کنیم,“ مایکل ژانگ، پیشکسوت علوم سیارههای فراسیارهای در دانشگاه شیکاگو، به New York Times گفت.
خورشید این سیاره، نوعی ستاره نوترونی بهسرعت میچرخد. اینها هستههای ستارهای هستند که بهطوری تقریباً غیرقابل تصور چگالاند و پس از انفجار ابرنواختر باقی میمانند و جرمی برابر با تمام خورشید ما دارند؛ اما در بستهای به اندازه شهر انسانی. (گرانش حاصل آنچنان شدید است که اگر بتوانید یک قاشق چایخوری کوچک از چنین شیئی را بردارید بدون اینکه بلافاصله به سوپ نوترونی خالص تبدیل شوید — همان چیزی که ستاره نوترونی است — وزن آن به تریلیونها پوند میرسد.)
برخی از این ستارههای نوترونی میچرخند، به پالسار تبدیل میشوند و پرتوهای انرژیمند را از قطبهای خود مانند فانوس دریایی ساطع میکنند که به تلسکوپها بهصورت سیگنالهای تکراری ظاهر میشود. اما چون این اشیاء عمدتاً در پرتوهای گامتا تابش میکنند، نورشان برای تلسکوپهایی مانند جیمز وب که در طول موجهای مادونقرمز میبینند نامرئی است. این وضعیت فرصتی بینظیر برای مطالعه یک سیارهفراسیارهای فراهم میکند، زیرا این سیارهها معمولاً توسط نور میزبانی خود مات میشوند.
«این سامانه منحصربهفرد است زیرا ما میتوانیم سیاره را که تحت روشنایی ستاره میزبانی خود قرار دارد مشاهده کنیم، در حالیکه خود ستاره را بهکل مشاهده نمیکنیم»، مایا بِلِزنای، فیزیکدان دانشگاه استنفورد، در بیانیهای از ناسا گفت. «بنابراین ما یک طیف بسیار خالص بهدست میآوریم و میتوانیم این سامانه را با جزئیات بیشتری نسبت به سیارههای فراسیارهای معمولی مطالعه کنیم.»
مشاهدات آنها نشان داد که به همان اندازه که شکل لیمویی این سیاره غیرعادی است، ترکیب جو آن نیز عجیب است. با دمای سطحی تا ۳۷۰۰ درجه فارنهایت — که چهار برابر گرمتر از ونوس، داغترین جهان در منظومه شمسی است — این سیاره تقریباً بهطور کامل تحت تسلط هلیوم و کربن است، امری که تا بهحال در هیچ سیارهای دیده نشده. علت این امر این است که کربن مولکولی بهراحتی با دیگر عناصری که معمولاً در سیارهها، بهویژه غولهای گازی یافت میشوند، مانند اکسیژن و نیتروژن ترکیب میشود؛ بنابراین این عناصر احتمالاً در اینجا حضور ندارند.
با ترکیبی عجیب، هوای بسیار خاصی نیز همراه است. ستارهشناسان حدس میزنند که ابرهای زغالکربن در هوا شناور میشوند. در نزدیکی هسته سیاره، این ابرها میتوانند به شکل خردههای الماس جامد تهنشین شوند.
در حالت فعلی، همه چیز دربارهٔ PSR J2322‑2650b یک معماست. فقط تعداد کمی از پالسارها شناخته شدهاند که یک سیاره داشته باشند، چه برسد به سیارهای که به شکل لیمو باشد، ابرهای گرافیتی داشته باشد و فاقد عناصری باشد که در سایر جهانها شناسایی شدهاند.
یک احتمال این است که این ترکیب در واقع نوعی سامانهٔ ستارهای باشد که بهنام «سیستم دوتایی زنچنگ سیاه» شناخته میشود؛ در اینجا پالسار بهصورت آهسته مواد را از یک جسم ستارهای کوچکتر که در مدار آن قرار دارد سحب میکند و بهتدریج زندگی آن را میگیرد تا در نهایت بهکل بلعیده شود.
اما این پدیده تاکنون تنها بین یک پالسار و ستارهای دیگر، نه یک سیاره، مشاهده شده است. این مسأله احتمال این را مطرح میکند که سیارهفراسیارهای در واقع نوعی بقایای ستارهای باشد که بهمدت میلیونها سال بهتدریج فرسوده شده است. «این جسم ۹۹٫۹ درصد از جرم خود را از دست داده و ما بهطور شانسآمیز در لحظهٔ انتهای آن را گرفتیم»، پیتر گائو، همنویسنده از آزمایشگاه کارنگی زمین و سیارهها در واشنگتن، به NYT گفت.
گزینهٔ هیجانانگیزتر این است که ما شاهد «نوعی کاملاً جدید از شیء هستیم که هنوز نامی برای آن نداریم»، ژانگ در مقالهاش پیشنهاد داد.
«آیا این شیء همانند یک سیارهٔ عادی شکل گرفته است؟ نه، چون ترکیب آن کاملاً متفاوت است. آیا از طریق حذف لایهٔ بیرونی یک ستاره، مشابه سامانههای «زنچنگ سیاه» عادی شکل گرفته است؟ احتمالاً نه، زیرا فیزیک هستهای کربن خالص تولید نمیکند»، ژانگ از طریق ناسا توضیح داد. «تجسم این ترکیب فوقالعادهالسیر پرکربن بسیار دشوار است؛ بهنظر میرسد تمام مکانیسمهای شناختهشدهٔ شکلگیری را رد میکند.»