ستاره شناسان جرم، خواص مداری و ویژگیهای جوی شش سیاره فراخورشیدی را تجزیه و تحلیل می‌کنند

تیمی از محققان به سرپرستی ستاره شناسان UCI اطلاعات بسیار دقیقی در مورد شش سیاره فراخورشیدی تایید شده در حال گردش به دور TOI-1136، یک ستاره کوتوله در حدود 270 سال نوری از زمین، به دست آورده‌اند. اعتبار: Rae Holcomb / UCI

منظومه شمسی اخیراً کشف شده با شش سیاره فراخورشیدی تایید شده و سیاره هفتم احتمالی، دانش ستاره شناسان را از شکل‌گیری و تکامل سیاره افزایش می‌دهد. تیمی به سرپرستی محققان دانشگاه کالیفرنیا، ایروین، با تکیه بر رصدخانه‌ها و ابزارهای سراسر جهان، دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها را از جرم، خواص مداری و ویژگی‌های جوی سیارات فراخورشیدی جمع‌آوری کرده‌اند.

در مقاله‌ای که امروز در ژورنال نجومی منتشر شد، محققان نتایج بررسی TESS-Keck را به اشتراک می‌گذارند و شرح کاملی از سیاره‌های فراخورشیدی ارائه می‌کنند که به دور TOI-1136، یک ستاره کوتوله در کهکشان راه شیری در فاصله بیش از 270 سال نوری از زمین، می‌چرخند. این مطالعه دنباله رصد اولیه این تیم از ستاره و سیارات فراخورشیدی در سال 2019 با استفاده از داده‌های ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی است. این پروژه اولین تخمین از جرم سیارات فراخورشیدی را با ساعتبندی تغییرات زمان‌بندی گذر، معیاری از کشش گرانشی که سیارات در حال گردش روی یکدیگر اعمال می‌کنند.

برای جدیدترین مطالعه، محققان داده‌های TTV را با تجزیه و تحلیل سرعت شعاعی ستاره ملحق کردند. با استفاده از تلسکوپ خودکار سیاره‌یاب در رصدخانه لیک در کوه همیلتون کالیفرنیا و طیف سنج اشل با وضوح بالا در W.M. رصدخانه Keck در Mauna Kea هاوایی، آنها می‌توانند تغییرات جزئی در حرکت ستاره‌ها را از طریق انتقال به سرخ و آبی اثر داپلر تشخیص دهند  که به آنها کمک کرد خوانش جرم سیاره‌ای را با دقت بی‌سابقه‌ای تعیین کنند.

برای به دست آوردن چنین اطلاعات دقیقی در مورد سیارات این منظومه شمسی، این تیم با استفاده از صدها اندازه‌گیری سرعت شعاعی که روی داده‌های TTV لایه‌بندی شده بودند، مدل‌های کامپیوتری ساختند. نویسنده اصلی کوریی بیرد، دکترای UCI کاندیدای فیزیک، گفت که ترکیب این دو نوع، دانش بیشتری در مورد سیستم نسبت به قبل به دست می‌دهد.

بیرد می‌گوید: «آزمایش و خطای زیادی طول کشید، اما ما واقعاً از نتایج خود پس از توسعه یکی از پیچیده‌ترین مدل‌های منظومه سیاره‌ای در ادبیات سیارات فراخورشیدی تا به امروز خوشحال بودیم».

به گفته پل رابرتسون، استادیار فیزیک و ستاره شناسی UCI، تعداد زیاد سیارات یکی از عواملی است که الهام بخش تیم نجوم برای انجام تحقیقات بیشتر است.

ما TOI-1136 را از نقطه نظر تحقیقاتی بسیار سودمند می‌دانستیم، زیرا وقتی سیستمی دارای چندین سیاره فراخورشیدی است، می‌توانیم اثرات تکامل سیاره‌ای را که به ستاره میزبان بستگی دارد کنترل کنیم و این به ما کمک می‌کند روی مکانیسم‌های فیزیکی فردی تمرکز کنیم. به این سیارات که دارای خواصی هستند که دارند.”

رابرتسون اضافه کرد که وقتی ستاره شناسان سعی می‌کنند سیارات را در منظومه‌های خورشیدی جداگانه مقایسه کنند، متغیرهای زیادی وجود دارد که می توانند بر اساس ویژگی‌های متمایز ستارگان و مکان آنها در بخش های متفاوت کهکشان متفاوت باشند. او گفت که نگاه کردن به سیارات فراخورشیدی در یک منظومه امکان مطالعه سیاراتی را فراهم می کند که تاریخ مشابهی را تجربه کرده اند.

طبق استانداردهای ستاره ای، TOI-1136 جوان است، تنها 700 میلیون سال قدمت دارد، ویژگی دیگری که شکارچیان سیارات فراخورشیدی را به خود جلب کرده است. رابرتسون گفت که کار با ستارگان نوجوان هم «دشوار و هم خاص» است، زیرا آنها بسیار فعال هستند. مغناطیس، لکه‌ها و شراره‌های خورشیدی در این مرحله از رشد یک ستاره شایع تر و شدیدتر هستند و تشعشعات ناشی از انفجار سیارات و مجسمه سازی سیارات، بر جو آنها تأثیر می‌گذارد.

سیارات فراخورشیدی تایید شده TOI-1136، TOI-1136 b تا TOI-1136 g، توسط کارشناسان به عنوان “زیر نپتون” طبقه بندی می شوند. رابرتسون گفت که کوچکترین آنها بیش از دو برابر شعاع زمین است و بقیه تا چهار برابر شعاع زمین هستند که با اندازه‌های اورانوس و نپتون قابل مقایسه است.

بر اساس این مطالعه، تمامی این سیارات در کمتر از ۸۸ روزی که عطارد به دور خورشید زمین می چرخد، به دور TOI-1136 می چرخند. رابرتسون گفت: “ما کل منظومه شمسی را در منطقه‌ای در اطراف ستاره قرار می‌دهیم که آنقدر کوچک است که کل منظومه سیاره ای ما در اینجا خارج از آن باشد.”

رئا هولوکامب، یکی از نویسندگان، دکترای UCI می گوید: «آنها برای ما سیارات عجیبی هستند، زیرا ما دقیقاً چیزی شبیه به آنها در منظومه شمسی نداریم. کاندیدای فیزیک اما هر چه بیشتر منظومه‌های سیاره‌ای را مطالعه می‌کنیم، به نظر می رسد که آنها ممکن است رایج ترین نوع سیاره در کهکشان باشند.

یکی دیگر از اجزای عجیب این منظومه شمسی، حضور احتمالی و تائید نشده سیاره هفتم است. محققان شواهدی از نیروی رزونانس دیگری در این سیستم کشف کرده‌اند. رابرتسون توضیح داد که وقتی سیارات نزدیک به یکدیگر می‌چرخند، می‌توانند به صورت گرانشی به یکدیگر بکشند.

او می‌گوید: «وقتی آکوردی را می‌شنوید که روی پیانو نواخته می‌شود و به نظرتان خوب می‌رسد، به این دلیل است که بین نت‌هایی که می‌شنوید طنین یا حتی فاصله وجود دارد.» “دوره‌های مداری این سیارات به طور مشابه فاصله دارند. هنگامی که سیارات فراخورشیدی در رزونانس هستند، یدک‌کشها هر بار در یک جهت قرار می‌گیرند. می‌تواند یک اثر بی‌ثبات کننده داشته باشد، یا در موارد خاص، می تواند به پایدارتر کردن مدارها کمک کند. “

رابرتسون خاطرنشان کرد که این نظرسنجی به دور از پاسخگویی به تمام سؤالات تیمش در مورد سیارات فراخورشیدی در این منظومه، محققان را وادار کرده است که دانش بیشتری را به‌ویژه در مورد ترکیب جو سیاره‌ها دنبال کنند. او گفت که این خط تحقیق به بهترین وجه از طریق قابلیت‌های طیف سنجی پیشرفته تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا انجام می‌شود.

متیو شترون، معاون مدیر رصدخانه‌های UC گفت: «من افتخار می کنم که هم رصدخانه لیک UCO و هم رصدخانه کک در توصیف یک سیستم بسیار مهم نقش داشته‌اند. “داشتن تعداد زیادی سیاره با اندازه متوسط در یک منظومه واقعاً به ما امکان می‌دهد سناریوهای شکل‌گیری را آزمایش کنیم. من واقعاً می‌خواهم در مورد این سیارات بیشتر بدانم! ممکن است یک جهان سنگ مذاب، یک دنیای آب و یک جهان یخی همه در یک منظومه شمسی پیدا کنیم. تقریباً شبیه یک داستان علمی تخیلی است.”

​

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers analyze masses, orbital properties and atmospheric features of six exoplanets

by University of California, Irvine JANUARY 26, 2024

https://phys.org/news/2024-01-astronomers-masses-orbital-properties-atmospheric.html