سیارات فراخورشیدی سنگی عجیب و غریب که شبیه سیارات شناخته شده منظومه شمسی ما نیستند!!

اخترشناسان می‌گویند شواهد جدیدی برای سیارات فراخورشیدی سنگی عجیب و غریب دارند که شبیه سیارات منظومه شمسی ما نیستند. آنها یافته‌های خود را بر اساس تجزیه و تحلیل شیمیایی ستارگان کوتوله سفید قرار داده‌اند. بقایای باقیمانده از سیاراتی که اکنون از بین رفته‌اند، جو ستارگان را اشغال می‌کنند.

تصویر هنری از سیارات فراخورشیدی سنگی عجیب، یا بقایای سیاره سنگی که در اطراف یک ستاره کوتوله سفید پراکنده شده است. یک مطالعه جدید روی 23 کوتوله سفید نشان می‌دهد که بسیاری از این سیاره‌های سنگی از نظر ترکیب عجیبتر از هر سیاره‌ای در منظومه شمسی ما بودند. تصویر از  NOIRLab/ NSF/ AURA/ J. da Silva/ W. M. Keck Observatory.

سیارات فراخورشیدی – جهان‌هایی که به دور ستارگان دیگر می‌چرخند – به نظر می‌رسد در سراسر کهکشان راه شیری ما پراکنده شده‌اند. ستاره‌شناسان تعداد آنها را بیلیونها عدد تخمین می‌زنند. درصد خوبی از آن دنیاها مانند زمین یا مریخ در منظومه شمسی ما سنگی هستند. اما آیا شبیه هم هستند؟ محققان NOIRLab و دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، فرسنو، در 2 نوامبر 2021 اعلام کردند که بسیاری از سیارات فراخورشیدی سنگی عجیب و غریب، برخلاف سیارات موجود در منظومه شمسی، وجود دارند.

ستاره‌های کوتوله سفید سرنخ‌هایی را ارائه می‌دهند

محققان به رهبری کیث پوتیرکا و سی‌ژو با مطالعه 23 ستاره کوتوله سفید در فاصله 650 سال نوری زمین به این یافته‌ها دست یافتند. کوتوله‌های سفید، هسته‌های سوخته باقیمانده ستارگانی هستند که زمانی بسیار شبیه خورشید خود ما بودند. هر سیاره‌ای ممکن است مدتها پیش از بین رفته باشد، اما بقایای باقیمانده می‌تواند جو کوتوله‌های سفید را اشغال کند.

دانشمندان می‌توانند با تجزیه و تحلیل اتمسفر کوتوله‌های سفید در مورد سیارات قبلی اطلاعاتی بدست بیاورند که زمانی به دور ستاره‌ها می‌چرخیدند. آنها به دنبال هر عنصر خارجی هستند که معمولاً به عنوان بخشی طبیعی از خود کوتوله سفید (هیدروژن و هلیوم) وجود ندارد. چنین عناصری می‌تواند شامل کلسیم، سیلیکون، منیزیم و آهن باشد. با اندازه‌گیری فراوانی عناصر مختلف، دانشمندان می‌توانند ترکیب مواد معدنی و سنگ‌هایی را دریابند که در اصل از آن‌ها به وجود آمده‌اند.

مفهوم هنری از برخی از سیارات فراخورشیدی سنگی متنوع در کهکشان ما. اکنون، اخترشناسان می‌گویند که برخی از آن جهان‌ها عجیب‌تر از هر جهان در منظومه شمسی ما هستند. تصویر از NASA/JPL-Caltech/ R. Hurt (SSC-Caltech).

دانشمندان مشاهدات دقیق را با طیف‌سنج اشل با وضوح بالا رصدخانه دبلیو ام کک (HIRES) در هاوایی، تلسکوپ فضایی هابل (HST) و سایر رصدخانه‌ها انجام دادند. همانطور که خو بیان کرد:

ترکیب حساسیت بالای ابزار HIRES Keck و طیف‌نگار منشأ کیهانی هابل بهترین راه برای اندازه‌گیری ترکیبات شیمیایی مواد سیاره‌ای فراخورشیدی است که روی کوتوله‌های سفید آلوده جمع‌آوری شده‌اند.

سیارات سنگی عجیب با طیف وسیعی از ترکیبات

با کمال تعجب، محققان دریافتند که بقایای آلاینده در کوتوله های سفید دارای طیف وسیع تری از ترکیبات بیش از حد انتظار است. این بدان معناست که سیارات اصلی که زباله‌ها از آن‌ها به وجود آمده‌اند از انواع مختلفی از سنگ‌ها تشکیل شده‌اند. ترکیب آنها نسبت به سیارات سنگی منظومه شمسی خودمان متنوع تر بود. برخی از سیارات احتمالاً از نظر ترکیب شبیه به زمین بودند، اما برخی دیگر بسیار غیرعادی تر بودند. عناصر کشف شده تاکنون شامل کلسیم، سیلیکون، منیزیم و آهن است.

همانطور که در مقاله اشاره شد:

کوتوله‌های سفید اشغال شده توسط این بقایا، تنوع سیاره‌ای بیشتری را در همسایگی خورشیدی ما نسبت به آنچه نشان می‌دهند که در حال حاضر ارزیابی می‌شود؛ در نتیجه مسیرهای برافزایش و تمایز سیاره‌ای منحصربه‌فرد که هیچ همتای مستقیمی در منظومه شمسی ما ندارند.

به‌طور باورنکردنی، برخی از مواد معدنی آنقدر غیرعادی بودند که محققان مجبور شدند نام‌های جدیدی برای آن‌ها بیابند. “کوارتز پیروکسنیت” و “دونیت پریکلاز” دو نمونه هستند.

در حالی که برخی از سیارات فراخورشیدی که زمانی به دور کوتوله‌های سفید اشغال شده توسط بقایای سیارات می‌چرخیدند شبیه زمین به نظر می‌رسند، اکثر آنها انواع سنگ‌هایی دارند که برای منظومه شمسی ما عجیب و غریب هستند. آنها هیچ همتای مستقیمی در منظومه شمسی ندارند.

کیت پوتیرکا از دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، فرسنو، نویسنده اصلی مطالعه جدیدی است که شواهدی را برای سیارات فراخورشیدی سنگی سابق با ترکیباتی شناسایی کرد که قبلاً دیده نشده بودند. تصویر از دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، فرزنو.

بقایای سیاراتی که زمانی به دور ستارگان می‌چرخیدند، سرنخ‌های ارزشمندی در مورد این امر ارائه می‌دهد که آن دنیاها چگونه بوده‌اند. همانطور که پوتیرکا اضافه کرد:

برخی از انواع سنگ‌هایی که از داده‌های کوتوله سفید می‌بینیم، آب بیشتری نسبت به سنگ‌های روی زمین در خود حل می‌کنند و ممکن است بر نحوه توسعه اقیانوس‌ها تأثیر بگذارند. برخی از انواع سنگ ممکن است در دماهای بسیار پایین‌تر ذوب شوند و پوسته ضخیم‌تری نسبت به سنگ‌های زمین ایجاد کنند و برخی از انواع سنگ‌ها ممکن است ضعیف‌تر باشند که ممکن است توسعه تکتونیک صفحه‌ای را تسهیل کند.

مطالعات گذشته

این اولین بار نیست که دانشمندان شواهدی برای سیارات در جو کوتوله‌های سفید پیدا می‌کنند. محققان قبلا عناصری مانند کلسیم، آلومینیوم، لیتیوم، پتاسیم و سدیم را کشف کرده بودند. همانطور که محققان اشاره کردند، این عناصر جزئی هستند. این نوع عناصر تنها درصد کمی از ترکیب سنگ‌های روی زمین را تشکیل می‌دهند. با این حال، برای درک اینکه یک سیاره سابق در واقع از چه چیزی تشکیل شده است، دانشمندان باید عناصر اصلی مانند سیلیکون را بررسی کنند. این عناصر بیشترین فراوانی را در سنگ‌های زمین دارند.

مطالعات قبلی روی عناصر موجود در کوتوله‌های سفید شواهدی از وجود پوسته قاره‌ای در سیارات نشان داد. با این حال، در مورد این کوتوله‌های سفید جدید، محققان فکر می‌کنند که عناصر از اعماق سیارات، از گوشته‌های آن‌ها سرچشمه گرفته‌اند. آنها هنوز شواهدی برای پوسته‌های قاره‌ای پیدا نکرده‌اند.

تصویر هنری از اندازه ستاره کوتوله سفید سیریوس B در مقایسه با زمین. بقایای عنصری سیارات سنگی سابق در جو کوتوله‌های سفید قرار داشت. کوتوله‌های سفید هسته‌های سوخته باقیمانده ستارگان فعال سابق مانند خورشید ما هستند. تصویر از  ESA / NASA.

به گزارش پوتیرکا:

ما معتقدیم که اگر سنگ پوسته وجود داشته باشد، نمی‌توانیم آن را ببینیم، احتمالاً به این دلیل که در کسری بسیار کوچک در مقایسه با جرم سایر اجزای سیاره‌ای، مانند هسته و گوشته رخ می‌دهد که قابل اندازه‌گیری نیست.

منحصر به فرد بودن زمین

نتایج جدید هیجان‌انگیز هستند و به دانشمندان کمک می‌کنند تا چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات سنگی را درک کنند. آنها همچنین به پاسخگویی به سؤالاتی در مورد این کمک خواهند کرد که چرا زمین به این شکل تکامل یافته و چه چیزی آن را منحصر به فرد می کند،. همانطور که در مقاله آمده است:

مطالعات سیاره‌های فراخورشیدی همچنین ما را مجبور می‌کند تا با سؤالات هنوز حل‌نشده‌ای روبرو شویم که چرا زمین کاملاً با همسایگان سیاره‌ای بی‌واسطه‌اش متفاوت است و آیا چنین تضادهایی معمولی یا اجتناب‌ناپذیر هستند.

 ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Weird rocky exoplanets unlike any seen before

Posted by Paul Scott Anderson

November 9, 2021

https://earthsky.org/space/weird-rocky-exoplanets-white-dwarf-stars/