بررسی سیاره فراخورشیدی WASP-39b  توسط تلسکوپ وب!!

مجموعه‌ای از پنج مطالعه تحقیقاتی به کاوش در جو سیاره فراخورشیدی WASP-39b می‌پردازند، زیرا ستاره‌شناسان به دنبال درک بهتر شیمی دنیای فراتر از منظومه شمسی هستند.

تصویر هنری از سیاره فراخورشیدی WASP-39b. ناسا / ESA / CSA / جوزف اولمستد (STScI)

WASP-39b یک غول گازی است که در فاصله 700 سال نوری از زمین در صورت فلکی سنبله قرار دارد. از نظر جرم شبیه زحل است، اما بدون حلقه و فقط در چهار روز به دور ستاره خورشید مانند خود می‌چرخد. این امر باعث می‌شود که آن سیاره را به شدت داغ کند (حدود 900 درجه سانتی‌گراد)، و در شرایط سخت، نمایی از اتمسفر غول‌پیکر گازی را ارائه می‌دهد.

این نزدیکی همچنین سیستم را به هدف خوبی برای مشاهدات توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که اخیراً به فضا پرتاب شده است، در حالی که سیاره از روی صورت ستاره خود عبور می کند، تبدیل می کند.

این مطالعات بخشی از برنامه علمی انتشار زودهنگام ناسا است. شکی وجود نداشت که به محض اینکه JWST بالاخره راه اندازی شد، تعداد زیادی از اخترشناسان می خواهند در این اقدام شرکت کنند. اما سوال این بود که چگونه می توان زمان مشاهده را به طور منصفانه و به گونه ای تخصیص داد که پتانسیل اکتشافات علمی جدید را به حداکثر رساند. برنامه انتشار زودهنگام عمل می‌کند تا داده‌ها را به شیوه‌ای کارآمد و برابری‌خواهانه جابجا کند – داده‌ها را فوراً برای هر کسی که می‌خواهد نگاهی بیندازد در دسترس عموم قرار می‌دهد.

گروهی از متخصصان سیارات فراخورشیدی موفق به کسب جایگاهی مطلوب در فهرست انتشار اولیه شدند و پنج مطالعه بر روی WASP-39b بخشی از این تلاش هستند. ستاره شناسان قبلاً WASP-39b را با چندین تلسکوپ زمینی و فضایی رصد کرده بودند و در آغاز عملیات علمی قابل مشاهده بود و آن را به یک هدف عالی برای رصد فوری تبدیل می کرد.

مطالعات روی جو WASP-39b متمرکز است. JWST این سیاره را در طول موج های نزدیک به فروسرخ با استفاده از سه ابزار رصد کرد – یک دوربین، یک طیف نگار و یک ابزار که ترکیبی از این دو است.

اولین مطالعه در آگوست 2022 منتشر شد و دی اکسید کربن در جو سیاره را گزارش کرد. تلسکوپ فضایی اسپیتزر قبلاً به وجود این گاز اشاره کرده بود، اما طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک JWST نشانه بسیار واضح‌تری را مشاهده کرد که برای اولین بار تشخیص را در یک سیاره فراخورشیدی تأیید کرد.

در مقالات دیگر، اخترشناسان به دی اکسید گوگرد در اتمسفر اشاره کردند که شواهدی است مبنی بر اینکه تابش ستاره میزبان با مولکول های جو در حال تعامل است. این اولین بار است که چنین فتوشیمی در خارج از منظومه شمسی مشاهده می شود.

نمودار برهمکنش های فتوشیمی زنجیره واکنشی که توسط نور ستارگان ایجاد می شود و سولفید هیدروژن را به دی اکسید گوگرد تبدیل می کند.

ناسا / JPL-Caltech / رابرت هرت / مرکز اخترفیزیک، هاروارد و اسمیتسونیان / ملیسا وایس

و تیمی به رهبری دانشجوی فارغ التحصیل آدینا فینستین (دانشگاه شیکاگو) از تصویرگر مادون قرمز نزدیک JWST و طیف‌نگار بدون شکاف برای بررسی بخار آب در WASP-39b استفاده کردند. اگرچه قبلاً شناسایی شده بود، JWST وجود آن و همچنین شواهدی از ابرها را تأیید کرد. اما تیم ابتدا در مورد شناسایی ها بحث کردند.

فینستین می‌گوید: «این ویژگی در داده‌ها وجود دارد، جایی که عمق ترانزیت بسیار کمتر از آنچه مدل‌های اولیه ما انتظار داشتند، بود. بنابراین بین کاهنده‌های داده، که نیاز به اثبات استحکام اندازه‌گیری‌ها داشتند، و مدل‌سازان، رفت‌وآمدهای زیادی وجود داشت.

او می‌گوید: «در پایان روز، فکر می‌کنم ما، کاهش‌دهنده‌های داده، ثابت کردیم که عمق گذر واقعی کمتر از حد انتظار است. و ما فکر می کنیم که این به دلیل پوشش ابری تکه تکه است، بسیار شبیه به آنچه روی زمین می بینیم، که واقعاً هیجان انگیز بود.

داده‌هایی که فینستین و همکارانش جمع‌آوری کردند همچنین به آن‌ها امکان داد تا به ترکیب جهان بهتر رسیدگی کنند. آنها نشانه هایی از پتاسیم پیدا کردند و مقادیر نسبی پتاسیم به اکسیژن و کربن به اکسیژن را در جو سیاره محاسبه کردند. این نسبت‌ها می‌توانند به دانشمندان نشان دهند که جهان در کجا و چگونه در قرص سیاره‌ای خود پدید آمده است. در مورد WASP-39b، این امکان وجود دارد که جهان در ابتدا بسیار دورتر از ستاره خود شکل گرفته و از آن زمان به سمت داخل حرکت کرده است.

نیککو مادوسودان (دانشگاه کمبریج، انگلستان)، دانشمند سیاره فراخورشیدی که در مطالعات WASP-39b شرکت نداشت، می‌گوید که در نهایت همه این داده‌ها برای بیان یک داستان منسجم جمع‌آوری می‌شوند. او می گوید: «اما این هنوز در مراحل اولیه است. به استثنای مقاله فتوشیمی که کمی تحلیل نظری بیشتری داشت، بقیه مقالات عمدتاً مشاهده‌ای بودند که عملکرد فوق‌العاده ابزارهای مختلف JWST را برای طیف‌سنجی سیارات فراخورشیدی نشان می‌دادند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

WEBB TELESCOPE SURVEYS A HOT SATURN

BY: ARWEN RIMMER DECEMBER 2, 2022

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/webb-telescope-surveys-a-hot-saturn/