یک سال در این سیاره داغ غول‌پیکر تنها 16 ساعت طول می‌کشد!!

سیاره تازه کشف شده نسبتا نزدیک به ستاره خود است و تنها در فاصله 1.5 میلیون مایلی از آن فاصله دارد. اعتبار: NASA, ESA and G. Bacon

در میان سیارات گیج‌کننده‌ای که تا به امروز کشف شده‌اند، «مشتری‌های داغ» هستند – گلوله‌های گازی عظیمی که تقریباً به اندازه سیاره مشتری خودمان هستند، اما برخلاف مدار 12 ساله مشتری، در کمتر از 10 روز به دور ستاره‌های خود می‌چرخند. دانشمندان تا به امروز حدود 400 مشتری داغ را کشف کرده‌اند. اما دقیقاً چگونگی پیدایش این سیارات یکی از بزرگترین معماهای حل نشده در علم سیاره‌ای باقی مانده است.

اکنون، اخترشناسان یکی از مشتری‌های فوق داغ را کشف کرده‌اند- یک غول گازی که جرم آن حدود پنج برابر مشتری است و تنها در 16 ساعت به دور ستاره‌اش می‌چرخد. مدار این سیاره کوتاه‌ترین مدار غول گازی شناخته شده تا به امروز است.

به دلیل مدار بسیار تنگ و نزدیکی به ستاره‌اش، دمای سمت روز سیاره حدود 3500 کلوین یا نزدیک به 6000 درجه فارنهایت تخمین زده می‌شود (تقریباً به گرمی یک ستاره کوچک). این باعث می شود این سیاره با نام TOI-2109b دومین سیاره داغ کشف شده تاکنون باشد.

با قضاوت از روی خواص آن، اخترشناسان بر این باورند که TOI-2109b در حال فرآیند “واپاشی مداری” است، به سمت ستاره خود می‌چرخد. پیش‌بینی می‌شود که مدار بسیار کوتاه آن باعث می‌شود این سیاره سریع‌تر از سایر مشتری‌های داغ به سمت ستاره‌اش حرکت کند.

این کشف که در ابتدا توسط تس، یک ماموریت تحت رهبری MIT انجام شد، فرصتی منحصر به فرد برای ستاره‌شناسان فراهم می‌کند تا نحوه رفتار سیارات را در حالی مطالعه کنند که توسط ستاره خود به داخل کشیده و بلعیده می‌شوند.

ایان وانگ، نویسنده اصلی این اکتشاف، که در طول این مطالعه فوق دکترای MIT بود، می‌گوید: «در یک یا دو سال، اگر خوش شانس باشیم، ممکن است بتوانیم تشخیص دهیم که سیاره چگونه به ستاره خود نزدیک‌تر می‌شود. به مرکز پرواز فضایی گوددارد ناسا منتقل شد. ما در طول عمر خود شاهد سقوط این سیاره به ستاره خود نخواهیم بود. اما 10 میلیون سال دیگر به آن فرصت دهید، و این سیاره ممکن است آنجا نباشد.

در 13 می 2020، ماهواره تس ناسا شروع به رصدTOI-2109 ، ستاره‌ای واقع در بخش جنوبی صورت فلکی هرکول، در حدود 855 سال نوری زمین کرد. این ستاره توسط ماموریت به عنوان 2109 “شیء مورد توجه TESS” شناسایی شد، زیرا احتمال میزبانی از سیاره‌ای در حال چرخش در آن وجود دارد.

طی نزدیک به یک ماه، فضاپیما اندازه‌گیری‌هایی از نور ستاره را جمع‌آوری کرد، که تیم علمی TESS سپس آنها را برای گذرها تجزیه و تحلیل کردند – کاهش دوره‌ای در نور ستاره که ممکن است نشان‌دهنده عبور سیاره‌ای از مقابل و مسدود کردن بخش کوچکی از نور ستاره باشد. داده‌های TESS تأیید می‌کند که این ستاره در واقع میزبان جسمی است که تقریباً هر 16 ساعت یکبار عبور می‌کند.

این تیم به جامعه گسترده‌تر نجوم اطلاع داد و اندکی پس از آن، تلسکوپ‌های زمینی متعددی در سال آینده برای رصد دقیق‌تر ستاره در طیف وسیعی از باندهای فرکانسی، پیگیری کردند. این مشاهدات، همراه با تشخیص اولیه TESS، شیء در حال عبور را به عنوان یک سیاره در حال چرخش تأیید کرد که TOI-2109b  نامگذاری شد.

آوی شپورر، یکی از نویسندگان این مطالعه، دانشمند پژوهشی در موسسه کاولی برای اخترفیزیک و تحقیقات فضایی MIT می‌گوید: «همه چیز با سیاره بودن آن مطابقت داشت و ما متوجه شدیم که چیز بسیار جالب و نسبتاً کمیابی داریم.

با تجزیه و تحلیل اندازه‌گیری‌ها بر روی طول‌موج‌های نوری و فروسرخ مختلف، این تیم تشخیص داد که TOI-2109b تقریباً پنج برابر جرم مشتری است، حدود 35 درصد بزرگ‌تر و بسیار نزدیک به ستاره‌اش، در فاصله حدود 1.5 میلیون مایلی واقع شده است. در مقایسه، عطارد حدود 36 میلیون مایل از خورشید فاصله دارد.

ستاره این سیاره از نظر اندازه و جرم در مقایسه با خورشید ما تقریباً 50 درصد بزرگتر است. با توجه به ویژگی‌های مشاهده‌شده این سیستم، محققان تخمین زدند که TOI-2109b با سرعت 10 تا 750 میلی‌ثانیه در سال به سمت ستاره خود می‌چرخد – سریع‌تر از هر مشتری داغی که تاکنون مشاهده شده است.

با توجه به ابعاد این سیاره و نزدیکی به ستاره اش، محققان TOI-2109b را مشتری فوق داغ با کوتاه‌ترین مدار در میان غول‌های گازی شناخته شده تعیین کردند. مانند بیشتر مشتری‌های داغ، به نظر می‌رسد این سیاره ، با یک سمت دائمی در روز و شب، شبیه به ماه از نظر زمین به صورت جزر و مدی قفل شده است. از مشاهدات یک ماهه TESS، این تیم توانست شاهد درخشندگی متغیر سیاره در حین چرخش حول محور خود باشند. محققان با مشاهده عبور سیاره از پشت ستاره خود (معروف به خورشید گرفتگی ثانویه) در هر دو طول موج نوری و مادون قرمز، تخمین زدند که دمای سمت روز به بیش از 3500 کلوین می‌رسد.

شپورر می‌گوید: «در عین حال، روشنایی سمت شب سیاره کمتر از حساسیت داده‌های TESS است که سؤالاتی را در مورد آنچه ایجاد می‌کند که واقعاً در آنجا اتفاق می‌افتد. “آیا دمای آنجا بسیار سرد است، یا اینکه سیاره به نحوی گرما را در روز می‌گیرد و آن را به سمت شب منتقل می‌کند؟ ما در ابتدای تلاش برای پاسخ به این سوال برای مشتری‌های فوق داغ هستیم.”

محققان امیدوارند در آینده نزدیک TOI-2109b را با ابزارهای قدرتمندتر از جمله تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب مشاهده کنند که به زودی پرتاب خواهد شد. مشاهدات دقیقتر می‌تواند شرایطی را روشن کند که مشتری‌های داغ در هنگام سقوط در ستاره خود متحمل می‌شوند.

وانگ می‌گوید: «مشتری‌های بسیار داغ مانند TOI-2109b افراطی‌ترین زیر کلاس سیارات فراخورشیدی را تشکیل می‌دهند. ما به تازگی شروع به درک برخی از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد کرده‌ایم که در اتمسفر آنها اتفاق می‌افتد – فرآیندهایی که مشابهی در منظومه شمسی ما ندارند.

مشاهدات آتی TOI-2109b نیز ممکن است سرنخ هایی از چگونگی پیدایش چنین سیستم های گیج کننده ای را در وهله اول نشان دهد. شپورر می‌گوید: «از آغاز علم فراسیاره‌ای، مشتری‌های داغ به‌عنوان گوی‌های عجیب و غریب دیده می‌شدند. سیاره ای به جرم و بزرگی مشتری چگونه به مداری می‌رسد که فقط چند روز طول می‌کشد؟ ما چنین چیزی در منظومه شمسی نداریم و این را فرصتی برای مطالعه آنها و کمک به توضیح وجود آنها می‌بینیم. “

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

One year on this giant, blistering hot planet is just 16 hours long

by Jennifer Chu, Massachusetts Institute of Technology NOVEMBER 23, 2021

https://phys.org/news/2021-11-year-giant-blistering-hot-planet.html