تشخیص بخار آب توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب در اطراف سیاره بیگانه!!
در صورت تایید، وجود جو یک پیشرفت برای تحقیقات سیارات فراخورشیدی خواهد بود.
این مفهوم هنری سیاره فراخورشیدی سنگی GJ 486 b را نشان میدهد که به دور یک ستاره کوتوله قرمز در صورت فلکی سنبله میچرخد که تنها 26 سال نوری از ما فاصله دارد. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، CSA، Joseph Olmsted (STScI)، Leah Hustak (STScI))
ما میتوانیم در آستانه یک پیشرفت بزرگ در جستجوی جهانهای دیگری باشیم که ممکن است از زندگی پشتیبانی کنند.
ستارهشناسان از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای مشاهده بخار آب در اطراف یک سیاره سنگی دور استفاده کردند. بخار آب میتواند نشاندهنده وجود جوی در اطراف سیاره فراخورشیدی باشد، کشفی که میتواند برای جستجوی ما برای جهانهای قابل سکونت خارج از منظومه شمسی مهم باشد. با این حال، دانشمندان پشت این کشف هشدار میدهند که این بخار آب میتواند از ستاره میزبان به جای خود سیاره باشد.
کوین استیونسون، محقق اصلی این یافتهها و محقق آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز، در بیانیهای گفت: بخار آب موجود در اتمسفر روی یک سیاره سنگی داغ، یک پیشرفت بزرگ برای علم سیارات فراخورشیدی است. اما ما باید مراقب و مطمئن شویم که ستاره مقصر نیست.»
این سیاره فراخورشیدی با نام GJ 486 b به دور یک ستاره کوتوله قرمز میچرخد که در فاصله 26 سال نوری از ما در صورت فلکی سنبله قرار دارد. اگرچه جرم آن سه برابر زمین است، اما اندازه آن کمتر از یک سوم سیاره ماست. GJ 486 b کمتر از 1.5 روز زمینی طول میکشد تا به دور ستاره خود بچرخد و احتمالاً به صورت جزر و مدی به کوتوله سرخ قفل شده است، به این معنی که همیشه همان چهره را به ستاره خود نشان میدهد.
کوتولههای سرخ مانند ستاره مادر GJ 486 b رایجترین شکل ستارگان در کیهان هستند، به این معنی که از نظر آماری، سیارات فراخورشیدی سنگی به احتمال زیاد در مدار چنین جرم ستارهای یافت میشوند.
ستارگان کوتوله سرخ نیز سردتر از انواع دیگر ستارگان هستند، به این معنی که یک سیاره باید به دور آنها بچرخد تا به اندازه کافی گرم بماند تا بتواند میزبان آب مایع ، عنصری حیاتی برای زندگی باشد. اما، کوتولههای قرمز همچنین در جوانی، تشعشعات ماوراء بنفش و پرتو ایکس خشن و قدرتمندی از خود ساطع میکنند که اتمسفر سیارات بسیار نزدیک را منفجر میکند و به طور بالقوه آن سیارات فراخورشیدی را برای زندگی بسیار نامناسب میسازد.
این بدان معناست که ستارهشناسان در حال حاضر مشتاقند کشف کنند که آیا یک سیاره سنگی در چنین محیط سختی میتواند هم جو را تشکیل دهد و هم به اندازه کافی در آن بماند تا حیات برقرار شود، فرآیندی که حدود یک بیلیون سال در زمین طول کشید.
در تلاش برای پاسخ به این سوال، این تیم JWST و دستگاه طیفنگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) را به سمت GJ 486 b گرفت و سیاره را هنگام عبور یا عبور از چهره ستارهاش مشاهده کرد. علیرغم این واقعیت که این سیاره بسیار نزدیک به ستاره خود است و دمای آن 800 درجه فارنهایت (430 درجه سانتیگراد) است که آن را برای آب مایع نامطلوب میکند، ستارهشناسان ردی از بخار آب را کشف کردند.
این واقعیت که GJ 486 b ستاره خود را از منظر ما عبور میدهد به این معنی است که وقتی در مقابل کوتوله سرخ قرار میگیرد، نور ستاره در جو سیاره فراخورشیدی میتابد. عناصر و ترکیبات شیمیایی مختلف طولموجهای مختلفی از نور را جذب و ساطع میکنند که باعث شناسایی آنها میشوند، به این معنی که با نگاه کردن به نوری که از سیاره در طول سفر به دور ستاره آن ساطع میشود، میتوان نشان داد که جو بالقوه آن از چه چیزی تشکیل شده است. جستجوی این اثرانگشت های شیمیایی در نور ستارههای فیلتر شده در اتمسفر، « انتقال طیفسنجی » نامیده میشود.
اخترشناسان GJ 486 b را با JWST برای دو گذر مشاهده کردند که هر یک فقط یک ساعت طول کشید. آنها سپس دادههای جمعآوریشده را با استفاده از سه روش دور که الگوی یکسانی را نشان میدهند، تجزیه و تحلیل کردند – یک طیف مسطح با یک اوج جالب در نور مادون قرمز موج کوتاه. آنها مشخص کردند که محتمل ترین علت این اوج بخار آب است.
این گرافیک طیف انتقالی را نشان میدهد که توسط مشاهدات وب سیاره فراخورشیدی سنگی GJ 486 b به دست آمده است. تجزیه و تحلیل تیم علمی نشانههایی از بخار آب را نشان میدهد. با این حال، مدلهای کامپیوتری نشان میدهند که سیگنال میتواند از یک جو سیارهای غنی از آب (که با خط آبی نشان داده میشود) یا از لکههای ستارهای از ستاره میزبان کوتوله قرمز (که با خط زرد نشان داده میشود) باشد. این دو مدل در طولموجهای مادون قرمز کوتاهتر بهطور قابلتوجهی واگرا میشوند که نشان میدهد مشاهدات اضافی با سایر ابزارهای وب برای محدود کردن منبع سیگنال آب مورد نیاز است. (اعتبار تصویر: تصویر: ناسا، ESA، CSA، جوزف اولمستد (STScI) علم: سارا ای. موران (دانشگاه آریزونا)، کوین بی استیونسون (APL)، رایان مک دونالد (دانشگاه میشیگان)، جاکوب ای. لوستیگ- یاگر (APL))
سارا موران، نویسنده ارشد این تحقیق و اخترشناس دانشگاه آریزونا، گفت: ما سیگنالی را میبینیم و تقریباً به طور قطع به دلیل وجود آب است. اما هنوز نمیتوانیم بگوییم که آیا آن آب بخشی از جو سیاره است، به این معنی که این سیاره دارای جو است، یا اینکه ما فقط یک امضای آبی را میبینیم که از ستاره میآید.»
بخار آب قبلاً در لکههای ستارگان دیده شده است که ما آنها را لکههای خورشیدی روی ستاره خودمان خورشید مینامیم. این لکهها نواحی تاریکتر و خنکتری از ستارگان هستند که زمانی تشکیل میشوند که غلظتهای بالای میدان مغناطیسی در عمق یک ستاره به سطح آن برسد. این مناطق میتوانند اختلالاتی مانند شرارههای خورشیدی یا پرتاب جرم تاجی (CME) ایجاد کنند.
اگرچه ستاره میزبان GJ 486 b سردتر از خورشید است، بخار آب همچنان میتواند در لکههای ستارهای متمرکز شود. اگر اینطور باشد، این امر میتواند سیگنالی ایجاد کند که جو سیاره ای را تقلید میکند.
رایان مک دونالد، یکی از نویسندگان این تحقیق و دانشمند دانشگاه میشیگان، در بیانیهای گفت: “ما شواهدی مبنی بر عبور سیاره از هیچ نقطه ستارهای در طول گذر مشاهده نکردیم. اما این بدان معنا نیست که نقطههایی در جای دیگری روی ستاره وجود ندارد.” و این دقیقاً سناریوی فیزیکی است که این سیگنال آب را در دادهها حک میکند و میتواند شبیه یک جو سیارهای باشد.»
اگر جوی در اطراف GJ 486 b وجود داشته باشد، تابش از ستاره والد کوتوله قرمز آن دائماً آن را فرسایش میدهد، به این معنی که باید با بخار از داخل سیاره فراخورشیدی دوباره شارژ شود که توسط فعالیتهای آتشفشانی به بیرون پرتاب میشود.
تلسکوپ فضایی جیمز وب در حال توسعه در سال 2020. (اعتبار تصویر: ناسا/کریس گان)
برای تعیین اینکه آیا این بخار آب از اتمسفر اطراف این سیاره فراخورشیدی است یا خیر و اخترشناسان به رصد بیشتر GJ 486 b و ستاره آن نیاز دارند. برای انجام این کار، ابزار فروسرخ میانی JWST (MIRI) سیستم را بررسی میکند و بر روی “کنار روز” سیاره که همیشه رو به ستاره است، تمرکز میکند.
تحقیقات ادامه دار JWST از این سیاره همچنین ابزار دیگری را روی تلسکوپ فضایی قدرتمند، تصویرگر مادون قرمز نزدیک و طیفنگار بدون شکاف (NIRISS) ادغام خواهد کرد.
استیونسون در پایان گفت: “این در حال پیوستن چند ابزار به یکدیگر است که واقعاً مشخص میند که آیا این سیاره جو دارد یا نه.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
James Webb Space Telescope detects water vapor around alien planet. But where did it come from?
By Robert Lea
https://www.space.com/james-webb-space-telescope-exoplanet-water-vapor-atmosphere-or-star