مطالعه سطح یک سیاره فراخورشیدی برای نخستین بار

به گزارش سیتنا، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی «جیمز وب»، برای اولین بار، سطح یک سیاره فراتر از منظومه شمسی ما را به طور مستقیم تجزیه و تحلیل کرده‌اند.

سیاره فراخورشیدی «LHS 3844 b» که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) بررسی شده است، به اصطلاح یک «ابرزمین»(super-Earth) است که حدود 30 درصد بزرگتر از سیاره ماست و تقریباً 50 سال نوری از ما فاصله دارد.

برخلاف اکثر مطالعات سیارات فراخورشیدی که بر جو تمرکز دارند، ستاره‌شناسان گرمای ساطع شده از سطح این سیاره را تجزیه و تحلیل کردند.

این یافته‌ها دنیایی تاریک و بدون هوا را نشان می‌دهد که ممکن است شبیه به سیاره عطارد باشد. دانشمندان می‌گویند این نوع تفسیر مستقیم از سطح‌شناسی یک سیاره دوردست، گام بعدی در آشکار کردن ماهیت آنهاست.

لارا کریدبرگ(Laura Kreidberg) از موسسه نجوم ماکس پلانک در آلمان که به عنوان محقق اصلی مشاهدات «جیمز وب» خدمت می‌کند، در بیانیه‌ای گفت: ما به لطف حساسیت شگفت‌انگیز «جیمز وب» می‌توانیم نوری را که مستقیماً از سطح این سیاره سنگی دوردست می‌آید، تشخیص دهیم. ما یک سنگ تاریک، داغ، لم‌یزرع و عاری از هرگونه جو می‌بینیم.

سیاره فراخورشیدی «LHS 3844 b» که در سال ۲۰۱۹ کشف شد، تنها در ۱۱ ساعت به دور یک ستاره کوتوله سرخ خنک می‌چرخد و قفل جزر و مدی دارد، به این معنی که یک طرف آن دائماً رو به ستاره است، در حالی که طرف دیگر همواره در تاریکی باقی می‌ماند. دانشمندان می‌گویند که دمای طرف روز این سیاره به حدود ۷۲۵ درجه سانتیگراد می‌رسد.

کریدبرگ و تیمش در سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ سه کسوف ثانویه را مشاهده کردند؛ زمانی که سیاره پشت ستاره خود حرکت کرد. آنها با استفاده از ابزار فروسرخ میانی(MIRI) تلسکوپ «جیمز وب»، نور فروسرخ ساطع شده از سمت روز این سیاره به شدت داغ را اندازه‌گیری کرده و از آن برای مطالعه سطح آن استفاده کردند.

تیم تحقیقاتی با مقایسه سیگنال با سنگ‌ها و مواد معدنی شناخته شده از زمین، ماه و مریخ، احتمال وجود پوسته‌ای غنی از سیلیس و گرانیت مانند زمین را رد کرد.

این مطالعه خاطرنشان می‌کند که چنین پوسته‌هایی معمولاً از طریق فرآیندهای زمین‌شناسی ناشی از آب و تکتونیک صفحه‌ای تشکیل می‌شوند که سنگ را بازیافت کرده و به مواد معدنی سبک‌تر اجازه می‌دهند تا به سطح بیایند.

در عوض، داده‌ها به سطحی اشاره دارند که تحت سلطه بازالت، یک سنگ آتشفشانی تیره غنی از آهن و منیزیم است که معمولاً در ماه و عطارد یافت می‌شود.

سباستین زیبا(Sebastian Zieba)، نویسنده اصلی این مطالعه از مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان در ماساچوست در یک بیانیه گفت: این سیاره احتمالاً فقط آب کمی دارد.

محققان می‌گویند یک توضیح احتمالی این است که «LHS 3844 b» دارای سطحی نسبتاً جوان است که توسط فعالیت‌های آتشفشانی اخیر شکل گرفته است، جایی که گدازه‌های تازه هنوز توسط برخوردهای ریزشهاب‌سنگ‌ها تجزیه نشده‌اند. با این حال، این مطالعه خاطرنشان می‌کند که چنین فعالیتی به انتشار گازهایی مانند کربن دی‌اکسید یا گوگرد دی‌اکسید معروف است که توسط MIRI شناسایی نشده‌اند.

در بیانیه محققان آمده است: اگر این گازها در «LHS 3844 b» به مقدار معقول وجود داشته باشد، MIRI باید آن را شناسایی می‌کرد. با این حال، چیزی پیدا نکرد.

از سوی دیگر، این سیاره ممکن است شبیه به ماه یا عطارد با لایه‌ای ضخیم از مواد تیره و ریزدانه پوشیده شده باشد که در طول دوره‌های طولانی توسط تابش و برخورد شهاب‌سنگ‌ها تشکیل شده است. بدون جو، سطح به ویژه در برابر این فرآیند، معروف به هوازدگی فضایی که به تدریج سنگ را تجزیه و تیره می‌کند، آسیب‌پذیر خواهد بود.

در بیانیه محققان آمده است: این جایگزین به دوره‌های طولانی‌تر عدم فعالیت زمین‌شناسی متکی است، در نتیجه به شرایطی مخالف سناریوی اول نیاز دارد.

در این مطالعه آمده است که رصدهای بعدی «جیمز وب» برای اصلاح بیشتر ویژگی‌های سطح این سیاره و تعیین اینکه آیا از سنگ جامد تشکیل شده یا از مواد سست و هوازده، برنامه‌ریزی شده است.

کریدبرگ می‌گوید: ما مطمئن هستیم که همین تکنیک به ما امکان می‌دهد ماهیت پوسته «LHS 3844 b» و در آینده، سایر سیارات فراخورشیدی سنگی را روشن کنیم.

این مطالعه در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.

انتهای پیام