تکامل سیاره فراخورشیدی؟

مینی‌نپتون‌ها ممکن است جو خود را رها کنند و به ابرزمین تبدیل شوند.

دو مطالعه جدید به احتمالات عجیبی برای تکامل سیاره اشاره میکنند.

 تصویر هنری از مینی‌نپتون TOI 560.01 که در فاصله 103 سال نوری از ما در صورت فلکی هیدرا قرار دارد. این سیاره فراخورشیدی ممکن است در حال تبدیل شدن به یک ابر زمین صخره‌ای باشد زیرا تحت تاثیر تابش ستاره مادرش قرار دارد. (اعتبار تصویر: آدام ماکارنکو (رصدخانه کک))

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که تشعشعات ستاره‌ای جو “پرمانند” سیارات فراخورشیدی را که اندکی کوچکتر از نپتون هستند از بین می‌برد و هسته‌های سنگی آنها را پشت سر می‌گذارد و آنها را به دنیاهایی شبیه به زمین تبدیل می‌کند.

در دهه 1990، ستاره‌شناسان وجود سیارات خارج از منظومه شمسی را تایید کردند. آنها که به عنوان سیارات فراخورشیدی شناخته می‌شوند، یکی از جذابترین موضوعات نجوم مدرن هستند. فضاپیماهایی مانند رصدخانه پیشگام کپلر ناسا و ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذری (TESS) آسمان را در جستجوی افت‌های دوره‌ای در روشنایی ستارگان مجاور اسکن کرده‌اند. این چشمک زدن نشانه آن است که ستاره‌ای میزبان سیاره‌ای است که از روی ستاره عبور کرده و نور آن را به طور موقت مسدود کرده است.

اکنون که اخترشناسان هزاران امضای سیارات فراخورشیدی را جمع‌آوری کرده‌اند، ایده بهتری در مورد محدوده اندازه‌های سیارات پیدا می‌کنند. یکی از روش‌های مفیدی که اخترشناسان یافته‌های خود را برچسب‌گذاری کرده‌اند، مقایسه این دنیاها با سیارات آشنای ساکن در حیاط خلوت کیهانی ما است. دسته‌بندی سیارات فراخورشیدی موجود شامل «ابرزمین‌ها» و «مینی‌نپتون‌ها» است.

دو مطالعه جدید به احتمالات عجیبی برای تکامل سیاره‌ای اشاره می‌کنند که یکی از عوامل محرک اصلی در تحقیقات سیارات فراخورشیدی است.

برخی از سیارات فراخورشیدی که توسط ستاره‌شناسان شناسایی شده‌اند، جهان‌های کوچک و سنگی مانند مریخ هستند و برخی دیگر سیارات گازی بزرگی مانند زحل و مشتری هستند. اما محققان جهان‌هایی را نیز در منظومه شمسی خود یافته‌اند که هیچ مشابه نزدیکی ندارند. به عنوان مثال، آنها سیاره های فراخورشیدی را کشف کرده‌اند که به اندازه زمین و نپتون هستند که حدود 3.9 برابر پهنای سیاره ما است.

با توجه به تحقیقات جدید، مشخص شد که این مینی نپتون‌ها ممکن است بیرونی‌ترین پوسته‌های “پرمانند“ خود را از بین ببرند و به ابرزمین‌های کوچک تبدیل شوند. این ناپایداری ممکن است توضیح دهد که چرا شناسایی سیارات فراخورشیدی که بین اندازه نپتون و زمین هستند نسبتاً نادر است.

مایکل ژانگ، نویسنده ارشد هر دو مطالعه و دانشجوی فارغ‌التحصیل در موسسه فناوری کالیفرنیا (کالتچ) در پاسادنا، در بیانیه‌ای در 3 فوریه در توصیف این مقالات گفت: “سیاره‌ای در شکاف اندازه، جوی کافی برای پف کردن شعاع خود دارد و باعث می‌شود تابش ستاره‌ای بیشتری را دریافت کند و در نتیجه امکان از دست دادن سریع جرم را فراهم کند.” اما جو آنقدر نازک است که به سرعت گم می‌شود. به همین دلیل است که یک سیاره برای مدت طولانی در شکاف اندازه بین نپتون و زمین باقی نمی ماند.

تصویری از سیستم سیاره فراخورشیدی TOI 270 که موضوع تحقیق مایکل ژانگ و همکارانش نبود. با این حال، این تصویر ستاره‌ای را به تصویر می‌کشد که توسط یک ابر زمین (داخلی‌ترین سیاره) و دو مینی نپتون (خارجی‌ترین سیاره‌های آبی‌رنگ) در گردش است. (اعتبار تصویر: مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا/ اسکات ویسینگر)

به گفته ژانگ، این روند تا کنون هرگز کشف نشده است. اما ستاره‌شناسان برای مدتی مشکوک بودند که مینی‌نپتون‌های کوچک دارای اتمسفر در حال تبخیر هستند.

محققان از تلسکوپ فضایی هابل و رصدخانه کک در هاوایی برای رصد چهار مینی نپتون استفاده کردند. آنها متوجه شدند که دو نفر از سوژه‌هایشان – یکی به نام HD 63433c که در فاصله 73 سال نوری زمین قرار دارد و دیگری به نام TOI 560.01 که در فاصله 103 سال نوری زمین قرار دارد – در جو خود دارای گازی با حرکت سریع خود بودند.

ژانگ گفت: “سرعت گازها شواهدی را ارائه می‌دهد که جو در حال فرار است.” هلیوم مشاهده شده در اطراف TOI 560.01 با سرعت 20 کیلومتر [12.4 مایل] در ثانیه حرکت می‌کند، در حالی که هیدروژن در اطراف HD 63433c با سرعت 50 کیلومتر [31.1 مایل] در ثانیه حرکت می‌کند.

ژانگ افزود: «گرانش این مینی‌نپتون‌ها به اندازه کافی قوی نیست که بتواند چنین گازهای سریعی را نگه دارد. گستردگی جریان خروجی در اطراف سیارات همچنین نشان دهنده اتمسفرهای فرار است؛ پیله گاز در اطراف TOI 560.01 حداقل 3.5 برابر شعاع سیاره است و پیله اطراف HD 63433c حداقل 12 برابر شعاع سیاره است.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Exoplanet evolution? Mini-Neptunes may shed their atmospheres and become super-Earths By Doris Elin Urrutia 

https://www.space.com/mini-neptune-exoplanet-transform-super-earth