تایید وجود سردترین سیاره فراخورشیدی کشف شده تاکنون که به دور ستاره مرده خود می‌چرخد توسط تلسکوپ فضایی جیمزوب

تصویر هنری از WD 1856 b که به صورت یک سیاره بزرگ بنفش رنگ نشان داده شده و به دور ستاره میزبان سفید بسیار کوچکتر خود می‌چرخد.

در این تصویر، WD 1856 b، یک سیاره بالقوه به اندازه مشتری، به دور ستاره میزبان بسیار کوچکتر خود می‌چرخد که یک کوتوله سفید کم نور می باشد. (مرکز پرواز فضایی گودارد/ناسا)

در سال ۲۰۲۰، ستاره شناسان WD 1856+534 b، یک غول گازی را شناسایی کردند که به دور ستاره‌ای در فاصله ۸۱ سال نوری از زمین می‌چرخد. این سیاره فراخورشیدی که تقریباً شش برابر جرم مشتری است (و آن را به یک “ابر مشتری” تبدیل می‌کند)، اولین سیاره عبوری شناخته شده بود که به دور یک ستاره کوتوله سفید (WD) می‌چرخید.

در مقاله‌ای که اخیراً منتشر شده، یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان مشاهدات خود از این سیاره فراخورشیدی را با استفاده از ابزار مادون قرمز میانی (MIRI) در تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) شرح می‌دهند. مشاهدات آنها تأیید کرد که WD 1856+534 b سردترین سیاره فراخورشیدی است که تاکنون مشاهده شده است.

این تحقیق توسط مری آن لیمباخ، دانشمند دستیار پژوهشی در گروه نجوم دانشگاه میشیگان، آن آربر، رهبری شد.

او به همراه محققانی از موسسه اخترفیزیک و تحقیقات فضایی کاولی در MIT، آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز (JHUAPL)، دانشگاه ویکتوریا، دانشگاه تگزاس در آستین، مرکز تحقیقات و اکتشافات میان رشته‌ای در اخترفیزیک (CIERA)، مرکز اخترفیزیک، دانشگاه کوئینزلند جنوبی و آزمایشگاه ملی تحقیقات اخترفیزیک و رصدخانه جمینی به این تحقیق پیوست.

مشاهدات آنها بخشی از برنامه رصد عمومی چرخه سوم تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) بود که هدف آن استفاده از اپتیک‌های مادون قرمز پیچیده و طیف‌سنج‌های وب برای توصیف مستقیم سیاره بود.

این امر با یکی از اهداف ماموریت جیمز وب مطابقت دارد (توصیف سیارات فراخورشیدی با استفاده از روش تصویربرداری مستقیم). این روش شامل مشاهده نور منعکس شده از سطح یا جو یک سیاره فراخورشیدی و بررسی آن با طیف‌سنج‌ها برای جستجوی امضاهای شیمیایی است.

تصویربرداری مستقیم شامل مسدود کردن نور ستارگان برای تشخیص نور منعکس شده توسط سیارات در حال چرخش است(ماریوس و همکاران، Nature، ۲۰۱۰)

این امر می‌تواند به ستاره‌شناسان اجازه دهد تا وجود امضاهای زیستی بالقوه (اکسیژن، نیتروژن، متان، آب و غیره) را تعیین کرده و جزئیاتی در مورد تشکیل و ترکیب سیاره استنباط کنند.

با استفاده از تلسکوپ‌های پیشرفته نسل بعدی مانند جیمزوب، این روش می‌تواند به اولین شواهد قطعی از حیات در خارج از منظومه شمسی منجر شود.

طیف‌های نشری این سیارات همچنین می‌توانند جزئیاتی در مورد ترکیب و تاریخچه مهاجرت سیاره را آشکار کنند. با این حال، همانطور که نویسندگان خاطرنشان می‌کنند، تشخیص نور مستقیم از یک سیاره فراخورشیدی به دلیل نور مبهم و غیرقابل مشاهده ستارگان میزبان آنها همچنان چالش برانگیز است.

در نتیجه، تصویربرداری جهت‌دار تا حد زیادی به سیارات پرجرم (مانند غول‌های گازی) با مدارهای وسیع یا دمای جوی بسیار بالا محدود شده است. در همین حال، هیچ سیاره فراخورشیدی زمینی (یا سنگی) در مدار نزدیک‌تر به ستاره‌هایشان مشاهده نشده است.

علاوه بر این، هیچ سیاره فراخورشیدی با طیف‌های نشری سردتر از ۲۷۵ کلوین (۱.۸۵ درجه سانتیگراد؛ ۳۵.۳۳ درجه فارنهایت) – قابل مقایسه با زمین – نیز مشاهده نشده است. ستارگان WD فرصتی بی‌نظیر برای شناسایی و توصیف سیارات سردتر ارائه می‌دهند. همانطور که تیم اشاره کرد:

“درخشندگی کم WDها به طور قابل توجهی چالش‌های کنتراست را که معمولاً مانع از تشخیص مستقیم در اطراف همتایان رشته اصلی آنها می‌شود، کاهش می‌دهد. WDها به عنوان بقایای تکاملی ستارگانی مانند خورشید، بینشی در مورد سرنوشت سیستم‌های سیاره‌ای پس از مرگ ستاره‌ای ارائه می‌دهند. درک چگونگی تعامل سیارات با تکامل پس از رشته اصلی و زنده ماندن آنها، اطلاعات مهمی در مورد پایداری مداری، مهاجرت دینامیکی و بلعیدن احتمالی سیاره ارائه می‌دهد.”

علاوه بر این، بررسی سیستم‌های سیاره‌ای WD می‌تواند روشن کند که آیا سیارات می‌توانند از این مرحله پایانی تکامل ستاره‌ای جان سالم به در ببرند یا خیر و بینشی در مورد این امرارائه دهد که آیا شرایط قابل سکونت هنوز می‌تواند در اطراف بقایای ستاره‌ای وجود داشته باشد،.

ستاره‌شناسان و اختر زیست‌شناسان امیدوارند با استفاده از قابلیت‌های وب، این اسرار را بررسی کنند. لیمباخ و همکارانش برای مطالعه خود، وجود WD 1856+534 b را با استفاده از روش اضافی مادون قرمز (IR) با داده‌های ابزار مادون قرمز میانی JWST (MIRI) تأیید کردند.

این امر به آنها اجازه داد تا جرم WD 1856+534 b را محدود کرده و دمای جو آن را اندازه‌گیری کنند. تجزیه و تحلیل آنها میانگین دمای ۱۸۶ کلوین (-۸۷ درجه سانتیگراد؛ -۱۲۵ درجه فارنهایت) را نشان داد که WD 1856+534 b را به سردترین سیاره فراخورشیدی شناسایی شده تاکنون تبدیل می‌کند.

آنها همچنین تأیید کردند که جرم این سیاره فراخورشیدی بیش از ۶ برابر مشتری نیست، در حالی که مشاهدات قبلی تخمینی ۱۳.۸ برابر جرم مشتری را ارائه می‌داد. نتایج آنها همچنین اولین تأیید مستقیم این است که سیارات می‌توانند زنده بمانند و به مدارهای نزدیک در نزدیکی مناطق قابل سکونت WDها مهاجرت کنند.

این تیم مشتاقانه منتظر مشاهدات بیشتر WD 1856 b توسط JWST است که برای سال ۲۰۲۵ برنامه‌ریزی شده است. امیدواریم این مشاهدات سیارات بیشتری را شناسایی کند که می‌تواند نشان دهد آیا WD 1856 b به مدار فعلی خود منحرف شده است یا خیر.

علاوه بر این، نتایج مشاهدات قبلی انجام شده توسط طیف‌سنج مادون قرمز نزدیک (NIRSpec) تلسکوپ جیمز وب در چرخه ۱ به زودی منتشر خواهد شد. این نتایج، توصیف اولیه‌ای از جو سیاره ارائه می‌دهند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

JWST Confirms Coldest Exoplanet Ever Found, Circling Its Dead Star

ByMatthew Williams, Universe Today

https://www.sciencealert.com/jwst-confirms-coldest-exoplanet-ever-found-circling-its-dead-star