ستاره‌شناسان دم غول‌پیکر هلیومی را در حال فرار از سیاره مشتری مانند مشاهده می‌کنند!!

نمای شبیه‌سازی شده از سیاره HAT-P-32b در حال گردش به دور ستاره مادر خود، HAT-P-32A می‌باشد. این سیاره تقریباً دو برابر مشتری است و اتمسفر خود را از دم‌های هلیومی که در جلو و پشت آن باز می‌شود، هنگام سفر در فضا از دست می‌دهد. طول این دمها بیش از 50 برابر شعاع سیاره است. اعتبار: M. MacLeod (مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان) و A. Oklopčić. اعتبار: موسسه نجوم Anton Pannekoek، دانشگاه آمستردام

تیمی از اخترشناسان از مشاهدات تلسکوپ هابی-ابرلی (HET) در رصدخانه مک‌دونالد دانشگاه تگزاس برای کشف برخی از طولانیترین دم گازی استفاده کرده‌اند که تاکنون از سیاره مشاهده شده است.

این سیاره، HAT-P-32b، تقریباً دو برابر مشتری است و اتمسفر خود را از جتهای چشمگیر هلیوم از دست می‌دهد که در جلو و پشت آن در حال حرکت در فضا است. طول این دمها بیش از 50 برابر شعاع سیاره است. این کشف در 7 ژوئن در مجله Science Advances منتشر شده است.

دم مواد فرار از اطراف سیارات بی‌سابقه نیست. آنها می‌توانند نتیجه برخوردی باشند که دنباله‌ای از گرد و غبار و زباله را آزاد می‌کند. یا آنها می‌توانند ناشی از گرمای یک ستاره مجاور باشند که جو سیاره را به فضا پر انرژی می‌کند و می‌دمد. با این حال، دم‌ها به اندازه HAT-P-32b واقعاً قابل توجه هستند.

ژوجیان ژانگ، عضو ناسا ساگان در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، گفت: «مشاهده اینکه دمهای کشیده در مقایسه با اندازه سیاره و ستاره میزبان آن چقدر غول‌پیکر هستند هیجان‌انگیز است. او تیمی را رهبری کرد که این کشف را زمانی که بخشی از پروژه اگزوسفرهای HET دانشگاه تگزاس در آستین بود، انجام داد. پروژه HET Exospheres اتمسفر سیارات خارج از منظومه شمسی را مطالعه می کند.

شناسایی دمهای دراماتیک HAT-P-32b

برای اطلاع از جو سیارات خارج از منظومه شمسی، ستاره‌شناسان می‌توانند ستاره مادر خود را در حالی مشاهده کنند که سیاره از مقابل آن عبور می‌کند. این همان چیزی است که از آن به عنوان “گذر” یاد می‌شود. یک مثال می‌تواند زمانی باشد که زهره از بین زمین و خورشید می‌گذرد.

در طول یک گذر، ستاره از جو سیاره در حال عبور نور می‌تابد (در صورتی که وجود داشته باشد). از روشی به نام «طیف‌سنجی»، ستاره‌شناسان می‌توانند این نور را برای شناسایی عناصر موجود در جو مطالعه کنند. با طیف‌سنجی، نور به یک طیف تقسیم می‌شود، دقیقاً مانند نور سفیدی که از یک منشور می‌تابد. نوارهای رنگی مختلف در طیف با عناصر مختلف مطابقت دارد.

مطالعات قبلی دم HAT-P-32b را شناسایی کرده بود. با این حال، از آنجایی که اخترشناسان این سیاره را تنها زمانی رصد کرده بودند که از مقابل ستاره خود می گذشت، اندازه واقعی دم ناشناخته باقی ماند.

کارولین مورلی، استادیار دانشگاه تگزاس در آستین و محقق اصلی پروژه HET Exospheres، گفت: «ما بدون رصدهای طولانی مدتی که می‌توانیم با تلسکوپ هابی-ابرلی به دست آوریم، این را نمی‌دیدیم. این امر به ما اجازه داد تا این سیاره را در مدار کاملش رصد کنیم.»

تیم ژانگ HAT-P-32b را در طول چندین شب رصد کردند و لحظه عبور سیاره از مقابل ستاره و همچنین رصدهای روزهای قبل و بعد از آن را ثبت کردند. این تمام مدت زمان لازم برای چرخش سیاره به دور ستاره‌اش را پوشش می‌دهد و اطمینان حاصل می‌کند که وسعت کامل دم آن آشکار شده است.

دم‌های HAT-P-32b احتمالاً ناشی از جوشیدن ستاره مادر آن از جو سیاره است. این سیاره چیزی است که ستاره‌شناسان از آن به عنوان مشتری داغ یاد می‌کنند، به این معنی که بزرگ، داغ، گازی است و مداری نزدیک به دور ستاره خود دارد. مدار آن چنان تنگ است که گرمای ستاره مادرش باعث انبساط گاز در جو HAT-P-32b می‌شود. اتمسفر به حدی منبسط شده است که بخشی از آن از کشش گرانشی سیاره فرار کرده و به مدار اطراف ستاره نزدیک کشیده شده است.

مورلی می‌گوید: «یافته‌های ما در HAT-P-32b ممکن است به ما در درک نحوه تعامل سیارات دیگر و ستاره‌هایشان کمک کند. ما می‌توانیم اندازه‌گیری‌هایی با دقت بالا در مشتری‌های داغ، مانند این مورد، انجام دهیم و سپس یافته‌های خود را در محدوده وسیع‌تری از سیارات اعمال کنیم.»

تلسکوپ Hobby-Eberly (HET) و مطالعه اتمسفر سیاره‌ای

HET به ویژه برای مطالعه اتمسفر در سیارات خارج از منظومه شمسی ما مناسب است. ابزار با وضوح بالا، طیف‌نگار سیاره‌یاب منطقه سکونت پذیر، قادر به مشاهده اجرام در طول موج‌های نزدیک به فروسرخ است. این شامل طول موج مرتبط با هلیوم است که به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا گاز فرار HAT-P-32b و سایر سیارات مشابه را مشاهده کنند.

مزیت دیگر رصد با HET این است که هر شب همان حرکت آسمان را بررسی می‌کند. برخلاف بسیاری از تلسکوپ‌های دیگر که به سمت بالا و پایین کج می‌شوند، آینه 10 در 11 متری HET همیشه 55 درجه بالای افق متمایل است. این امر می‌تواند منجر به رصدهای با دقت بالا و درازمدت از یک نوار آسمان در هر شب شود.

ژانگ گفت: «از آنجایی که ما می‌توانیم این سیستم را هر شب برای چندین روز متوالی مشاهده کنیم، می‌توانیم ساختارهای فیزیکی بزرگی مانند این را شناسایی کنیم. سیارات دیگر نیز ممکن است اتمسفرهای فراری گسترده‌ای داشته باشند که منتظر کشف از طریق نظارت مشابه هستند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers observe giant tails of helium escaping Jupiter-like planet

by University of Texas McDonald Observatory JUNE 7, 2023

https://phys.org/news/2023-06-astronomers-giant-tails-helium-jupiter-like.html