یافتن فلز بخار شده در اتمسفر سیاره فراخورشیدی

اتمسفر بالایی این سیاره تا 2500 درجه سانتیگراد گرم می‌شود، آنقدر گرم است که بعضی از فلزات را می‌جوشاند. اعتبار: NASA ، ESA و G. Bacon (STSci)

WASP-121b یک سیاره فراخورشیدی است که در فاصله 850 سال نوری از زمین قرار دارد و در کمتر از دو روز به دور ستاره خود می‌چرخد ​​- فرآیندی که یک سال طول می‌کشد تا زمین آن را انجام دهد. WASP-121b بسیار نزدیک به ستاره خود است – حدود 40 برابر زمین نسبت به خورشید. این نزدیکی همچنین دلیل اصلی دمای بسیار بالای آن در حدود 2500 تا 3000 درجه سانتیگراد است. این امر جهان‌های فوق‌العاده داغ را تبدیل به یک موضوع ایده‌آل برای مطالعه می‌کند.

محققان به سرپرستی جنس هوایمکرز، اولین نویسنده تحقیق و پژوهشگر فوق دکترا در مرکز ملی صلاحیت در سیاره‌های تحقیق در دانشگاههای برن و ژنو بررسی کردند، داده‌هایی را که توسط طیف‌سنج HARPS با وضوح بالا جمع‌آوری شده بود. آنها توانستند نشان دهند که در مجموع حداقل هفت فلز گازی در اتمسفر WASP-121b وجود دارند. نتایج اخیراً در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.

پیچیدگی غیرمنتظره در اتمسفر سیاره WASP-121b

WASP-121b از زمان کشف به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. جنز هوایمکرز توضیح می‌دهد: “مطالعات اولیه نشان داد که در اتمسفر آن اتفاقات زیادی در حال رخ دادن است.” و این برخلاف این واقعیت است که ستاره‌شناسان تصور می‌کردند که سیارات فوق‌العاده گرم دارای اتمسفر بسیار ساده هستند زیرا بسیاری از ترکیبات شیمیایی پیچیده نمی‌توانند در چنین گرمای زیادی تشکیل شوند. بنابراین چگونه WASP-121b این پیچیدگی غیرمنتظره را پیدا کرد؟

هوایمکرز می‌گوید: “مطالعات قبلی سعی داشتند این مشاهدات پیچیده را با نظریه‌هایی توضیح دهند که به نظر من قابل قبول نبودند.” در این مطالعات گمان می‌کردند که مولکولهای حاوی فلز وانادیوم نسبتاً کمیاب، دلیل اصلی اتمسفر پیچیده در WASP-121b هستند. به گفته هوایمکرز، این امر فقط در صورتی معنا خواهد داشت که فلز متداولتری، تیتانیوم ، در اتمسفر وجود نداشته باشد. بنابراین هوایمکرز و همکارانش درصدد یافتن توضیح دیگری برآمدند. هوایمکرز اذعان می‌کند: “اما معلوم شد که آنها حق دارند.” “با کمال تعجب، ما در مشاهدات خود آثار قوی وانادیوم را یافتیم.” با این حال، در همان زمان، تیتانیوم وجود نداشت. این به نوبه خود فرضیه هوایمکرز را تأیید کرد.

فلزات بخار شده

اما تیم کشف‌های غیر منتظره دیگری نیز انجام داد. آنها علاوه بر وانادیوم، شش فلز دیگر را در اتمسفر WASP-121b کشف کردند: آهن، کروم، کلسیم، سدیم ، منیزیم و نیکل. هوایمکرز توضیح می‌دهد: “تمام فلزات در نتیجه دمای بالای حاكم بر WASP-121b تبخیر می‌شوند ،” بنابراین اطمینان حاصل شد كه اتمسفر موجود در سیاره خارج از فلزات تبخیر شده، از جمله موارد دیگر است.

دوره جدیدی در تحقیقات سیاره فراخورشیدی

به عنوان مثال، چنین نتایج مفصلی به محققان اجازه می‌دهد تا در مورد فرآیندهای شیمیایی رخ داده در چنین سیاراتی نتیجه بگیرند. این یک مهارت حیاتی برای آینده‌ای نه چندان دور است، زمانی که تلسکوپها و طیف‌نگارهای حساس‌تر و بزرگتری تولید می‌شوند. این امکان را به اخترشناسان می‌دهد تا خواص سیارات سنگی کوچکتر و خنک‌تر شبیه زمین را مطالعه کنند. هوایمکرز می‌گوید: “با همان روشهایی كه امروزه به كار می‌بریم، به جای اینكه فقط وجود آهن گازی یا وانادیوم را تشخیص دهیم، می‌توانیم روی بیوگرافی‌ها، نشانه‌هایی از حیات مانند وجود آب، اکسیژن و متان متمركز شویم.”

دانش گسترده در مورد اتمسفر WASP-121b نه تنها ذات فوق‌العاده داغ سیاره فراخورشیدی را تأیید می‌کند، بلکه بر این واقعیت تأکید می‌کند که این زمینه تحقیق در حال ورود به دوره جدید است، همانطور که هوایمکرز می‌گوید: “پس از سالها فهرست‌نویسی از آنچه در آنجا وجود دارد، ما در حال حاضر آنها را اندازه‌گیری نمی‌کنیم، “محقق توضیح می‌دهد،” اما ما واقعاً شروع به درک آن چیزی می‌کنیم که داده‌های ابزار ما نشان می‌دهد. چگونه سیارات شباهت دارند و با یکدیگر متفاوت هستند. همانطور که چارلز داروین پس از توصیف گونه‌های بی‌شماری از حیوانات شروع به توسعه نظریه تکامل کرد، ما هم شروع به درک بیشتر از چگونگی شکل‌گیری این سیارات فراخورشیدی و نحوه کار آنها می‌کنیم. “

Finding vaporized metal in the air of an exoplanet

by University of Bern

https://phys.org/news/2020-10-vaporized-metal-air-exoplanet.html