به نظر می‌رسد سیاره فراخورشیدی به صورت «غیر معمولی» کوچک شده است!!

برداشت هنری از یک سیاره فراخورشیدی در صحرای نپتون. (ناسا)

یک سیاره فراخورشیدی تازه کشف شده، مشکل جالبی را برای ستاره‌شناسان به وجود آورده است.

این سیاره TOI-332b نامیده می‌شود و ویژگی‌های فیزیکی و فاصله مداری آن از ستاره‌اش برای توضیح با نظریه‌ی شکل‌گیری سیاره‌ای کنونی چالش برانگیز است. با وجود تعداد کمی از سیارات فراخورشیدی از نوع خود که تاکنون در کهکشان راه شیری شناسایی شده‌اند، می‌تواند روشن کند که چرا جهان‌هایی به اندازه نپتون بسیار کمیاب به نظر می‌رسند.

تیمی به رهبری آرس آزبورن، اخترفیزیکدان از دانشگاه وارویک در بریتانیا، می‌نویسد: «ما در اینجا ردیابی و توصیف TOI-332b، یک سیاره دوره فوق العاده کوتاه با چگالی غیرمعمول بالا در اعماق صحرای نپتون را ارائه می‌دهیم.

TOI-332b دانسته‌های بسیار جالب به اکتشافات کنونی صحرای نپتونی ما و مطالعه موردی برای آزمایش نظریه تشکیل سیاره است.

بشریت تا به امروز بیش از 5500 سیاره فراخورشیدی (سیارات فراخورشیدی، دنیاهای خارج از منظومه شمسی) را کشف و تأیید کرده است و ما شاهد ظهور الگوهای جالبی هستیم.

برخی از ویژگی‌های سیارات فراخورشیدی، مانند شعاع یا فاصله از ستاره آنها، نسبتاً رایج هستند. با این حال، برخی از آنها بسیار کمیابتر هستند. بررسی اینکه چرا ما تعداد زیادی از انواع مختلف جهان و تعداد کمی از جهان‌ها را پیدا کرده‌ایم، می‌تواند سرنخی برای چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیستم‌های سیاره‌ای باشد.

برداشت هنری از یک سیاره فراخورشیدی در صحرای نپتون. (ریکاردو رامیرز/دانشگاه وارویک)

یکی از مناطق کمیاب به عنوان صحرای نپتونی شناخته می‌شود. ما تعداد کمی سیارات فراخورشیدی به اندازه نپتون پیدا کرده‌ایم که نزدیک به ستاره‌هایشان می‌چرخند. در واقع، همانطور که آزبورن و همکارانشان اشاره می‌کنند، تنها تعداد کمی از سیارات فراخورشیدی در این شکاف وجود دارد.

TOI-332b تازه کشف شده که به دور یک ستاره کوتوله نارنجی در فاصله 727 سال نوری از ما می‌چرخد، دقیقاً در داخل آن قرار می‌گیرد. اندازه‌گیری تأثیراتی که بر نور ستاره میزبان خود می‌گذارد نشان می‌دهد که شعاع آن 3.2 برابر زمین است (نپتون 3.88 شعاع زمین است) و هر 18.72 ساعت یک بار به دور ستاره می‌چرخد.

این ویژگی‌ها به تنهایی TOI-332b را به یک موضوع مورد علاقه تبدیل می‌کند، اما چیز دیگری نیز وجود دارد. اثر گرانشی روی ستاره میزبان به آزبورن و تیمشان اجازه داده است که جرم سیاره فراخورشیدی را اندازه‌گیری کنند. جرم آن 57.2 زمین است. جرم نپتون 17.15 زمین است.

این بدان معناست که TOI-332b دارای چگالی زیاد 9.6 گرم بر سانتی متر مکعب است که یکی از متراکم‌ترین توده‌های سیاره فراخورشیدی نپتون است که تا کنون یافت شده است. خود نپتون دارای چگالی 1.64 گرم بر سانتی متر مکعب است. زمین 5.51 گرم است. TOI-332b به طور متوسط چگالی تر از آهن است.

مدل‌سازی نشان می‌دهد که این سیاره فراخورشیدی دارای هسته‌ای عظیم و چگال آهنی، با گوشته‌ای سنگی و اتمسفر نازکی از هیدروژن و هلیوم است. اما برای هسته‌ای به اندازه هسته استنباط شده برای TOI-332b، یک جو بزرگ، ضخیم و گسترده مشتری مانند انتظار می‌رود.

که این امرسوال بسیار جالبی را ایجاد می‌کند: جو TOI-332b کجا رفته است؟

برداشت هنری از یک سیاره فراخورشیدی در حال تبخیر نوری. (ESA/Hubble، NASA، M. Kornmesser)

برای جهانی که به ستاره خود نزدیک است، فرآیندهای تبخیر نوری باید رخ دهد (جایی که تابش شدید ستاره باعث تبخیر و نشت جو می‌شود) اما تبخیر نوری به تنهایی نمی‌تواند دلیل از دست دادن جوی به این اندازه باشد.

فرآیندهای دیگر عبارتند از مهاجرت سیاره‌ای که با حرکت سیاره فراخورشیدی از فاصله بیشتری به سمت ستاره میزبان خود و گرمایش متعاقب آن از داخل به دلیل تغییرات گرانشی در مدار سیاره فراخورشیدی، اتمسفر را از بین می‌برد.

همچنین این احتمال وجود دارد که برخورد بزرگی با جرم دیگری به اندازه یک سیاره بیشتر جو TOI-332b را نابود کرده باشد. یا TOI-332b هرگز جوی را ایجاد نکرده است.

در هر صورت، باید نگاهی دقیق‌تر داشته باشیم تا بفهمیم چرا TOI-332b اینگونه است.

محققان می نویسند: “این سیاره غیرمعمول آنچه را به چالش می‌کشد که ما در حال حاضر درباره شکل گیری سیاره می‌دانیم؛ اینکه چگونه چنین هسته غول‌پیکری بدون پوشش گازی وجود دارد، به صورت یک سوال بی‌پاسخ باقی مانده است.”

مشاهدات بیشتری برای تفکیک بالقوه تاریخ شکل‌گیری TOI-332b و ویژگی‌های فعلی مورد نیاز است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Unusual’ Exoplanet Seems to Have Shrunk, And We Don’t Know How

ByMICHELLE STARR03 September 2023

https://www.sciencealert.com/unusual-exoplanet-seems-to-have-shrunk-and-we-dont-know-how