در فاصله بیش از ۳۳۰ سال نوری از زمین، سیارهای غول گازی به نام TOI-۱۹۹b بهدور ستاره خود میچرخد که از یکجهت با بسیاری از سیارات غولپیکر شناختهشده تفاوت دارد: دمای آن برخلاف «مشتریهای داغ»، بهاندازهای پایین است که در گروه غولهای گازی معتدل قرار میگیرد.
همشهری آنلاین -یکتا فراهانی: تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نخستینبار توانسته است ترکیب اتمسفر چنین سیارهای را با جزئیات بررسی کند و نشانههایی از متان را در آن بیابد.
وقتی اخترشناسان از سیارات غول گازی خارج از منظومه شمسی صحبت میکنند، یکی از معروفترین گروهها «مشتریهای داغ» هستند؛ سیاراتی بزرگ که فاصله بسیار کمی از ستاره مادر خود دارند و دمایشان میتواند به هزاران درجه برسد. اما همه غولهای گازی چنین شرایط افراطی ندارند.
یک سیاره متفاوت
TOI-۱۹۹b نمونهای متفاوت است. این سیاره تقریباً هماندازه زحل است و هر حدود ۱۰۰ روز یکبار بهدور ستاره میزبانش میگردد. دمای آن حدود ۱۷۵ درجه فارنهایت یا ۷۹ درجه سانتیگراد برآورد شده است؛ دمایی که برای انسان همچنان بسیار گرم است، اما در مقایسه با غولهای گازی بسیار داغ، نسبتاً معتدل محسوب میشود.
اهمیت این کشف فقط به دمای سیاره مربوط نیست. پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نخستینبار توانستهاند اتمسفر یک غول گازی معتدل را با روش طیفسنجی بررسی کنند؛ نتیجه، شناسایی متان و نشانههایی از مولکولهای دیگری مانند آمونیاک و دیاکسیدکربن است.
TOI-۱۹۹b دقیقاً چه نوع سیارهای است؟
TOI-۱۹۹b یک سیاره فراخورشیدی غول گازی است؛ یعنی مانند مشتری و زحل، سطح جامد مشخصی ندارد و بخش عمده ساختار آن را لایههای ضخیم گازی تشکیل میدهند.
به گزارش The Astronomical Journal این سیاره حدود ۳۳۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و اندازه آن تقریباً با زحل قابلمقایسه است. بااینحال، شرایط حرارتی آن با زحل بسیار متفاوت است.
زحل در منظومه شمسی بسیار دورتر از خورشید قرار دارد و دمای بسیار پایینی دارد، درحالیکه TOI-۱۹۹b به ستاره میزبانش نزدیکتر است و در نتیجه گرمای بیشتری دریافت میکند. درعینحال، فاصله آن از ستاره بهاندازهای نیست که به یک «مشتری داغ» تبدیل شود.
جیمز وب چگونه متان را پیدا کرد؟
اخترشناسان برای مطالعه اتمسفر این سیاره از روشی به نام طیفسنجی عبوری یا Transmission Spectroscopy استفاده کردند.
در این روش، زمانی که سیاره از مقابل ستاره خود عبور میکند، بخشی از نور ستاره از لایههای اتمسفر سیاره عبور میکند. مولکولهای مختلف، طولموجهای خاصی از نور را جذب میکنند.
جیمز وب میتواند این تفاوتها را در طیف نور شناسایی کند و از روی آنها بفهمد چه موادی در اتمسفر سیاره وجود دارند.
در مورد TOI-۱۹۹b، پژوهشگران هنگام مقایسه طیف نور ستاره در زمان عبور سیاره با اندازهگیریهای پایه، الگوهای جذبی مربوط به متان را مشاهده کردند.
بیشتر بخوانید:
- تلسکوپ «رومن» ناسا به فضا پرتاب شد | میدان دید این تلسکوپ ۱۰۰ برابر هابل است
- چرا زهره با وجود فاصله بیشتر از خورشید، از عطارد داغتر است؟
چرا کشف متان مهم است؟
وجود متان در اتمسفر TOI-۱۹۹b کاملاً غافلگیرکننده نبود. مدلهای مربوط به غولهای گازی معتدل پیشبینی میکردند که چنین سیاراتی میتوانند مقادیر قابلتوجهی متان داشته باشند؛ بنابراین مشاهده متان در دادههای جیمز وب، تا حدی پیشبینیهای نظری را تأیید میکند
اما اهمیت ماجرا در این است که حالا اخترشناسان یک نمونه واقعی در اختیار دارند که میتوانند مدلهای خود را با آن مقایسه کنند.
پژوهشگران همچنین نشانههایی از آمونیاک و دیاکسیدکربن در دادهها پیدا کردهاند، هرچند برای تعیین دقیق مقدار این گازها به رصدهای بیشتری نیاز است.
یک ترانزیت هفتساعته برای جیمز وب
رصد این سیاره نیز از یکجهت جالب است. عبور TOI-۱۹۹b از مقابل ستاره میزبانش حدود هفت ساعت طول میکشد؛ مدتزمانی بسیار بیشتر از بسیاری از مشتریهای داغ که ممکن است ترانزیت آنها تنها حدود یک ساعت طول بکشد. پژوهشگران علاوه بر زمان ترانزیت، حدود ۲۰ ساعت نیز برای تعیین طیف پایه ستاره داده جمعآوری کردند.
این دادهها به دانشمندان اجازه داد تا تفاوت میان نور ستاره در حالت عادی و نور ستاره هنگام عبور سیاره را بررسی کنند.
جیمز وب حالا دنبال چه چیزی خواهد بود؟
رصدهای فعلی تنها آغاز کار است. اگر جیمز وب بتواند در مشاهدات بعدی مقدار نسبی متان، آمونیاک و دیاکسیدکربن را با دقت بیشتری تعیین کند، دانشمندان میتوانند تصویر کاملتری از شیمی اتمسفر TOI-۱۹۹b به دست آورند.
پژوهشگران امیدوارند با بررسی سیارات مشابه مشخص شود آیا غولهای گازی معتدل معمولاً اتمسفرهایی سرشار از متان دارند یا TOI-۱۹۹b در این میان یک استثناست.
