رصد سیاره ای پفی با ابرهای شنی توسط تلسکوپ فضایی وب!!

تنها در فاصله 200 سال نوری از ما، سیاره‌ای با چگالی استایروفوم و ابرهای شنی وجود دارد. چرا اینقدر عجیب؟

برداشت هنری از سیاره عجیب WASP-107b

Michiel Min / European MIRI EXO GTO team / ESA / NASA / Klaas Verpoest (LUCA School of Arts, Belgium)

این دنیای عجیبی است که حتی تخیلی‌ترین نویسندگان داستان‌های علمی تخیلی تا به حال به ذهنشان خطور نکرده است: سیاره‌ای که تنها دو برابر چگالی فوم استایروفی است که در ابرهای بلندی از ذرات شن کوچک پوشانده شده است. با این حال، تنها در فاصله 200 سال نوری از ما در صورت فلکی سنبله وجود دارد.

سارا سیگر (MIT)، محقق سیارات فراخورشیدی که در تحقیقات جدید نقشی نداشت، می‌گوید: «من دوست دارم این سیاره مرموز را به عنوان سیاره‌ای تصور کنم که ممکن است برای مدتی از توضیح رد شود.

این سیاره با چگالی کم که با نام WASP-107b شناخته می‌شود، در سال 2017 توسط ایستگاه آفریقای جنوبی جستجوی سیارات با زاویه باز (WASP) کشف شد. WASP-107b هر 5.7 روز یک بار در فاصله 0.06 واحد نجومی (شش برابر نزدیکتر از عطارد به خورشید به ستاره خود) به دور ستاره مادر خود می‌چرخد. مشاهدات قبلی نشان داد که این سیاره تقریباً به بزرگی مشتری است اما به اندازه نپتون است.

با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، ستاره‌شناسان قبلا بخار آب و هلیوم را در جو گسترده سیاره کشف کرده بودند. آنها همچنین دریافتند که اتمسفر به دلیل تابش از ستاره مادر نزدیک به آرامی به فضا نشت می‌کند.

اکنون، مشاهدات جدید با تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) شگفتی‌های بیشتری را نشان می‌دهد.

یک سیاره عجیب

تیمی به سرپرستی آکرن دیرک (دانشگاه شهر پاریس)، میشل مین (موسسه تحقیقات فضایی SRON هلند) و لین دسین (KU Leuven، بلژیک) از ابزار فروسرخ میانی JWST (MIRI) در ژانویه 2023 برای به دست آوردن یک طیف دقیق WASP-107b در طی یکی از گذرهای مکرر آن از روی صورت ستاره‌اش استفاده کردند.نتایج این هفته در Nature منتشر شده است.

دو نتیجه شگفت‌انگیز باعث شد که دانشمندان تعجب کنند: MIRI فراوانی دی‌اکسید گوگرد بسیار بالاتر از پیش‌بینی‌شده را نشان داد، در حالی که مشخص شد متان کاملاً وجود ندارد.

به گفته دسین، فراوانی دی‌اکسید گوگرد را می‌توان با در نظر گرفتن چگالی بسیار کم جو سیاره توضیح داد. او می‌گوید: «نور ستاره‌ها به لایه‌های بسیار عمیق‌تری نفوذ می‌کند و انواع مختلفی از واکنش‌های فتوشیمیایی را ایجاد می‌کند.

در مورد عدم شناسایی متان (که در اتمسفر سیارات غول پیکر در منظومه شمسی ما به وفور وجود دارد)، محققان استدلال می‌کنند که این تنها با این فرض قابل توضیح است که دمای اتمسفر به شدت با عمق افزایش می‌یابد. دسین توضیح می‌دهد که در حالی که لایه های بیرونی سیاره تا حدود 470 درجه سانتیگراد (880 درجه فارنهایت) گرم می‌شوند، دما در عمق 1000 کیلومتری باید به 1000 درجه سانتیگراد برسد – در غیر این صورت مولکول‌های متان مطمئناً تشکیل می‌شدند.

MIRI همچنین شواهدی از “ابرهای شنی” را در بیرونی‌ترین لایه‌های جوی WASP-107b شناسایی کرد. ذرات ریز سیلیس جامد تا حدی ویژگی‌های طیف سنجی را از پایین‌تر پنهان می‌کنند.

با توجه به سرعت بالای باد مورد انتظار در اتمسفر بالای سیاره، او حدس می‌زند که فضاپیمای بازدیدکننده ممکن است توسط ابرهای عجیب و غریب شنی پوشیده شود.

از آنجایی که انتظار می‌رود ذرات شن میکروسکوپی در طول زمان «باران شوند»، نوعی چرخه اتمسفر باید فعال باشد که از راه دور شبیه به چرخه آب روی زمین است. تیم مشکوک است که ذرات جامد به دلیل دمای بالا تبخیر می‌شوند.

سیگر می گوید: «آنچه نویسندگان می‌گویند منطقی است. شواهد موجود برای ذرات سیلیکات بالا در اتمسفر نشان می‌دهد که گاز دوباره از لایه‌های عمیق‌تر و داغ‌تر خارج می‌شود.

سیگر و همکارانش در سال 2000 وجود ابرهای حاوی سیلیکات را پیش‌بینی کرده بودند، اما او می‌گوید در آن زمان ما چرخه‌ها را در نظر نمی‌گرفتیم. در آن زمان بیشتر اخترشناسان فکر نمی کردند که بسیاری از اتمسفرهای سیارات فراخورشیدی با این همه جزئیات مشاهده شوند.

به گفته مین، هنوز مشخص نیست که چرا گرادیان دما در فضای داخلی WASP-107b اینقدر تند خواهد بود، اگرچه این ویژگی به‌خوبی ماهیت شدید این سیاره را توضیح می‌دهد. او می‌گوید: «این امر نمی‌تواند گرمای باقیمانده از شکل گیری سیاره باشد. “برای آن خیلی قدیمی است. شاید اثرات جزر و مدی از ستاره والد نقش داشته باشد، اما هیچ کس به طور قطع نمی‌داند.

در واقع، یامیلا میگوئل (رصدخانه لیدن، هلند)، که در تحقیق جدید شرکت نداشت، خاطرنشان می‌کند که «جالب است که تعداد بیشتری از این مشاهدات را داشته باشیم تا بهتر بفهمیم چه چیزی باعث این «تورم شعاع» می‌شود، که در حال حاضر ناشناخته است و بحث شد.»

معمای دیگر، به گفته میگل، مربوط به ترکیب هسته یک سیاره پف کرده مانند WASP-107b است. آیا عمدتاً از سنگ یا یخ تشکیل شده است؟ و آیا می‌توان مقادیر کمی از هیدروژن و هلیوم را نیز با هم مخلوط کرد؟ او می‌گوید: «از آنجایی که حتی برای سیارات غول پیکر در منظومه شمسی ما ناشناخته است، قطعاً برای سیارات فراخورشیدی نامشخص است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

WEBB TELESCOPE PEERS INTO PUFFY PLANET WITH CLOUDS OF SAND

BY: GOVERT SCHILLING NOVEMBER 15, 2023

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/webb-telescope-peers-into-puffy-planet-with-clouds-of-sand/