چند سال پیش، کشف داغ‌ترین سیاره شناخته‌شده در کیهان همه ستاره‌شناسان را شگفت‌زده کرد. حالا یک تحقیق جدید نشان می‌دهد که این سیاره، نه‌تنها داغ‌تر از اکثر ستارگان است، بلکه وجود آهن بخارشده و فلزات نادر زمینی در اتمسفر آن، دمای کل سیاره را به قدری بالا برده که مولکول‌های موجود در جو آن نیز از هم گسیخته می‌شوند. در واقع باید بگوییم که هیچ سیاره فراخورشیدی کشف‌شده‌ای، چنین ویژگی‌ای ندارد.

سیاره KELT-9b که در سال ۲۰۱۶ کشف شد، یک غول گازی با جرمی حدود سه برابر جرم مشتری است که در فاصله ۶۷۰ سال نوری از ما قرار دارد و به صورت قفل گرانشی به دور یک ستاره بزرگ می‌چرخد. البته دانشمندان در سال گذشته متوجه دمای بسیار بالای آن شدند.

به گفته Jonti Horner، ستاره‌شناس از دانشگاه کوئینزلند استرالیا، این سیاره در نیمه روز خود دمایی برابر ۴۳۰۰ درجه سانتی‌گراد دارد که دست‌کم از ۸۰ درصد ستاره‌های شناخته‌شده داغ‌تر است.

این سیاره به‌عنوان یک مشتری فوق‌‌داغ دسته‌بندی شده و داغ‌ترین سیاره‌ای است که دانشمندان تا به‌حال کشف کرده‌اند. این سیاره به دور ستاره‌ای که یک ابرغول آبی رنگ به نام HD 195689 است و دمایی حدود ۹۹۰۰ درجه سانتی‌گراد دارد می‌چرخد.

حالا ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر موفق به کشف پدیده جالبی در اتمسفر این سیاره شده‌اند. دانشمندان متوجه شدند که نیمه روز این سیاره به قدری گرم است که حتی مولکول‌های هیدروژن هم نمی‌توانند در آنجا دوام بیاورند و در نتیجه از هم گسیخته می‌شوند. این مولکول‌ها، در اثر حرارت شدید، به اتم‌های تشکیل‌دهنده خود جدا می‌شوند و تنها در دماهای حدود ۲۳۰۰ درجه سانتی‌گراد نیمه شب سیاره می‌توانند دوباره با هم  ترکیب شوند.

به این پدیده، جداشدگی و ترکیب مجدد هیدروژن گفته می‌شود و تفاوت چندانی با نوعی پروسه جوی قبلا کشف‌شده بر روی مشتری‌های فوق‌داغ ندارد. دانشمندان در سال 2018 کشف کردند که دمای بیش‌ازحد این دسته از سیارات می‌تواند مولکول‌های اکسید تیتانیم و اکسید آلومینوم را هم از بگسلد.

البته باید بگوییم که پدیده جداشدگی و ترکیب مجدد هیدروژن ممکن است بر روی سیارات خنک‌تر هم اتفاق بیفتد. Megan Mansfield، ستاره‌شناس از دانشگاه شیکاگو می‌گوید: مشتری‌های داغ، درجه حرارت‌های بسیار بالایی دارند که آن‌‌ها را بسیار متفاوت از سایر سیارات فراخورشیدی می‌کند. برخی از مشتری‌های داغ و فوق‌داغ گرچه به اندازه سیاره KELT-9b داغ نیستند، اما هنوز آن‌چنان گرم هستند که پدیده جداشدگی و ترکیب مجدد هیدروژن نیز می‌تواند در آن‌ها اتفاق بیفتد.

تلسکوپ فضایی اسپیتزر از نوع مادون قرمز بوده و می‌تواند تابش‌های حرارتی را اندازه‌گیری کند. تیم تحقیق از این قابلیت تلسکوپ برای مطالعه دقیق سیاره KELT-9b استفاده کردند و توانستند پروفایل درجه حرارت آن را تهیه نمایند.

این سیاره به قدری به ستاره خود نزدیک است که چرخش آن به دور ستاره فقط ۱.۴۸ روز طول می‌کشد. این فاصله‌های بسیار نزدیک باعث می‌شود که سیاره‌ها دچار قفل گرانشی گردند و همیشه یک طرف آن‌ها به سمت ستاره قرار داشته باشد و طرف دیگر همیشه شب باشد.

با این‌حال، اتمسفر سیاره‌ها همچنان می‌تواند به اطراف حرکت کند. به نظر دانشمندان احتمالا به همین خاطر است که نیمه شب KELT-9b به اندازه‌ای که باید، خنک‌ نیست. البته توضیحات دیگری هم می‌تواند برای این موضوع وجود دارد؛ Mansfield می‌گوید که: اگر فرضیه پدیده جداشدگی هیدروژن را بر روی سیاره KELT-9b در نظر نگیریم، در این صورت، بادهای فوق‌العاده شدیدی به سرعت ۶۰ کیلومتر در ثانیه بر روی سیاره خواهد وزید که به نظر ما احتمال آن بسیار کم است.

به‌علاوه، پدیده جداشدگی و ترکیب مجدد هیدروژن می‌تواند مشاهدات صورت‌گرفته در سایر مشتری‌های فوق‌داغ را هم توضیح دهد. برای مثال، این پدیده احتمالا یون‌های منفی هیدروژنی را تولید می‌کند که دانشمندان فکر می‌کنند علت اصلی کدر بودن این نوع سیارات هستند.

این‌ها نتایج جالبی هستند، اما دوری بیش از حد ما از سیاره فراخورشیدی KELT-9b باعث شده که ما نتوانیم همه رازهای آن را کشف کنیم. سیاره‌هایی که دچار قفل گرانشی هستند، یک نقطه بسیار داغ دارند که در مورد KELT-9b احتمالا باید همان نقطه نقطهٔ زیرخورشیدی (substellar point) باشد. اما مشاهدات نشان می‌دهند که این نقطه بر روی KELT-9b تغییر کرده است.

گرچه به نظر می‌رسد این تغییر نقطه در سایر مشتری‌های داغ، به خاطر جریان جت‌های اتمسفری چرخشی، که گرما را به‌طور نامتقارن منتقل می‌کنند، اتفاق می‌افتد؛ اما علت دقیق آن بر روی KELT-9b هنوز مشخص نیست.

یافته‌های این تحقیق در مجله The Astrophysical Journal Letters چاپ شده‌اند.

نوشته کشف یک پدیده نادر در جو یک سیاره فراخورشیدی فوق‌داغ اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

مدت‌ها بود که محققان به این موضوع مشکوک شده بودند که در اطراف کره زمین ساختارهای پلاسمایی لوله مانند وجود دارد. با این حال برای اولین بار در سال ۲۰۱۵ بود که ستاره‌شناسان توانستند به شواهد بصری در مورد وجود ساختار‌های پلاسمایی لوله‌ مانند در لایه‌های داخلی مگنتوسفر اطراف کره زمین دست‌ یابند.

کلئو لوئی از انجمن تحقیقات فیزیک‌ نجومی کهکشانی استرالیا (CAASTRO) و آکادمی فیزیک دانشگاه سیدنی، سال ۲۰۱۵ در این رابطه عنوان کرد که به مدت بیش از شصت سال دانشمندان به وجود چنین ساختار‌هایی معتقد بودند اما برای اولین بار تنها در تصویربرداری‌هایی که ما انجام دادیم، شواهدی بصری مبنی بر وجود این ساختار‌های پلاسمایی ارائه شد. او در این تحقیق که به عنوان بخشی از پروژه دوره لیسانس خود انجام داده بود، توانست جایزه برتر را کسب کند و به عنوان نویسنده اصلی، مقاله مربوط به آن را در مجله Geophysical Research Letters به چاپ رساند.

لوئی خاطر نشان کرد که کشف این ساختار‌ها بسیار حائز اهمیت هستند زیرا چنین ساختارهایی می‌توانند سبب اختلالات سیگنالی ناخواسته شوند. برای مثال آن‌ها می‌توانند سیستم‌های ناوبری ماهواره‌های نظامی و غیر‌نظامی را تحت تاثیر قرار دهند. پس لازم است ما در مورد آن‌ها تحقیقات بیشتری انجام دهیم و به خوبی با ماهیت آن‌ها آشنا شویم.

ناحیه‌ای از فضای اطراف کره زمین که توسط میدان‌های مغناطیسی اشغال شده است به نام لایه مگنتوسفر (Magnetosphere) شناخته می‌شود و با پلاسمایی پر شده که حاصل فرایند یونیزه شدن اتمسفر توسط نور خورشید است. به همین دلیل لایه‌ زیرین آن در اطراف زمین به نام یونوسفر (Ionosphere) و لایه بالایی آن پلاسماسفر (Plasmasphere) نامیده می‌شود. در این ناحیه اشکال مختلفی از ساختار‌های پلاسمایی از جمله ساختار‌های لوله‌ای‌ ایجاد می‌شود.

لوئی با توضیح این نکته ابراز داشت که موقعیت مورد ارزیابی آن‌ها در ارتفاعی حدود ۶۰۰ کیلومتری بالای سطح زمین، در لایه فوقانی یونوسفر قرار داشت که به نظر می‌رسد تا ناحیه پلاسماسفر نیز ادامه می‌یابد. این ناحیه تقریبا در نزدیکی محل پایان اتمسفر طبیعی زمین واقع شده است و بعد از آن پلاسما به فضای خارج مرتبط می‌شود.

لوئی با استفاده از تلسکوپ رادیویی Murchison Widefield Array واقع در صحرای غربی استرالیا متوجه شد که می‌تواند با کمک آن یک نقشه فضایی بزرگ از آسمان تهیه کند و با بهره‌گیری از قابلیت عکس‌برداری سریع این آرایه، یک فیلم ویدیوی از آن خلق نماید. همین مورد توانست به صورت ریل‌تایم و بسیار موثر، به ثبت تغییرات و حرکات پلاسما منجر شود. به واسطه همین خلاقیت و کار جالب بود که لوئی در سال ۲۰۱۵ جایزه بوک (Bok Prize) را از طرف انجمن ستارشناسی استرالیا دریافت کرد.

نوشته وجود ساختار‌های پلاسمایی عظیم و لوله‌‌ای مانند در اطراف کره زمین به اثبات رسید اولین بار در پدیدار شد.

چرا نباید به این زودی سیارات خارجی را “زمین مانند” بنامیم؟

هر زمان که اخترشناسان سیاره ی دیگری پیدا می کنند اولین سوالی که در ذهن همه ی ما پدید می آید این است که “آیا این سیاره شبیه به زمین است؟” پیدا کردن سیاره ای مشابه زمین به ندرت شانس پیدا کردن حیات مشابه سیاره خودمان را بیشتر و بیشتر می کند و ممکن است نهایتا مدرکی بر این باشد که ما در این جهان عظیم تاریک و سرد تنها نیستیم.

اما، هنگامی که سیاره ها “مشابه زمین” خطاب می شوند، ما نباید به سرعت نتیجه گیری کنیم. با ابزار های امروزی،  پیدا کردن سیارات دوردست خود کاری بسیار دشوار است ( با اینکه امروزه این فرآیند بسیار آسان تر شده است)، دیگر حرفی از دشواری فهمیدن اینکه آیا در آن سیارات هم درخت و اقیانوس و دشت و صحرا نیز وجود دارد نخواهیم زد! علاوه بر این، اصلا “مشابه زمین” بودن به چه معناست؟ آیا تنها به این معناست که سیاره در ناحیه شمسی قابل سکونت قرار گرفته باشد؟ یا اینکه در سطح اش آب مایع وجود داشته باشد و اتمسفر آن نیز مشابه زمین و شاید هم تغییرات آب و هوایی شدید مشابه زمین داشته باشد؟

زیاد هم به دلتان صابون نزنید!

قطعا پاسخ این سوالات به این زودی ها داده نخواهد شد، زیرا به این زودی ما قادر به تشخیص بسیاری از این موارد نخواهیم بود. در حالی که امروزه دانشمندان در حال کار بر روی تشعشعات ستاره ای که از از جو سیارات عبور می کنند هستند تا از طریق آن ها نوع گاز های موجود در آن سیاره را تشخیص دهند ولی این تا مدتی طولانی این دقیق ترین کاریست که ما قادر به انجام آن خواهیم بود. اگر ماموریت Starshot موفقیت آمیز باشد، تاکید می کنیم که “اگر” موفقیت آمیز باشد و به منظومه ی Alpha Centauri برسد ممکن است به درک بهتری در این زمینه برسیم اما آمادگی برای این ماموریت خود دهه ها طول خواهد کشید. از این رو، هم اکنون بهتر از سیاره ها را “مشابه زمین” ننامیم. متاسفانه، ما واقعا هیچ راهی برای دانستن اینکه آن سیارات دقیقا تا چه حد مشابه زمین ما هستند در دست نداریم.

در حال حاضر دانش ما تنها محدود به رصد های عینی از سیارات خارج از منظومه ی شمسی ما می شود و حتی رصد آن ها نیز کاری دشوار است. سه مشخصه ی مهم که تا حدی هم برایمان قابل اتکا هستند و ما نیز قادر به دریافت آن ها هستیم جرم سیاره، دوره ی چرخش آن و فاصله محور چرخش آن با ستاره منظومه ای که در آن قرار دارد هستند. این ها ممکن است در برابر اطلاعات پر جزیاتی که ما از مریخ و یا ناهید بدست آورده ایم بسیار ناچیز به نظر برسند ولی اختر شناسان تنها با دانستن اندازه و فاصله ی یک سیاره نیز می توانند اطلاعات بسیار مهمی از آن بدست آورند.

چگونه چیز هایی که اکنون می دانیم را فهمیده ایم؟

برای تعیین جرم یک سیاره ی خارجی، اختر شناسان عموما به ستاره ای که سیاره حول آن گردش می کند نگاه می کنند و حرکات جلو و عقب رو ناشی از گرانش سیاره را محاسبه می کنند. باید به خاطر داشته باشیم که جرم و اندازه دو معیار کاملا متفاوت اند و ما در حال حاضر هیچ روش درستی برای محاسبه ی اندازه سیاره در دست نداریم. نهایت کاری که از دست ما بر می آید  تخمین اندازه بر اساس جرم بدست آمده سیاره می باشد. برای فهمیدن سرعت حرکت سیارات تنها کاری که اختر شناسان موظف به انجام آن هستند این است که منتظر کم نور شدن ستاره، هنگامی که سیاره از جلو آن عبور می کند باشند. با ترکیب این اطلاعات به علاوه جرم ستاره می توان فاصله تخمینی سیاره خارجی را محاسبه کرد و فهمید که آیا سیاره در فاصله قابل سکونتی از ستاره قرار گرفته است یا خیر.

محدوده حلقه ای حول یک ستاره ناحیه قابل حیات آن است که در آنجا دما اجازه وجود آب مایع را می دهد و در حال حاضر همین مسئله بزرگترین آزمایشی است که اختر شناسان می توانند برای شناسایی امکان وجود حیات در یک سیاره انجام دهند. اگر سیاره ای از این حلقه بیرون باشد شانس یافت شدن حیات در آن اساسا صفر خواهد بود.

در حالی که بودن در ناحیه قابل حیات اولین شرط “مشابه زمین” بودن یک سیاره خارجی است اما قطعا تنها شرط آن نیست. تنها به این دلیل که امکان وجود آب مایع در آنجا وجود دارد بدین معنا نیست که قطعا در آنجا آب مایع یافت خواهد شد. ممکن است سیاره مملو از مواد سمی و شاید کاملا هم یک زمین مرده باشد. ممکن است هسته ی آن، همان چیزی که  نیرو ی مغناطیسی سیاره ما را که عامل عدم ورود تشعشعات رادیواکتیو به جو است را به وجود می آورد، مرده باشد و یا شاید حتی اتمسفر خود را از دست داده باشد. ممکن است توسط تشعشعات قوی ستاره اش نابود و یا توسط شهاب سنگ ها تخریب شده باشد. منظور ما این است که دلایل بسیار زیادی برای غیر قابل حیات بودن سیاره های قابل سکونت احتمالی وجود دارند و روش های رصد کردن ما برای بررسی بسیاری از این دلایل به اندازه ی کافی پیشرفته نیستند. “مشابه زمین” خطاب کردن سیاره های خارجی در حال حاضر کمی زود قضاوت کردن است.

تعداد بسیار زیادی سیاره خارجی در این جهان وجود دارد و ما نیز تعداد بسیار دیگری را پیدا خواهیم کرد. دلیلی بر عدم پیدا کردن سیاره ای مشابه زمین در آینده وجود ندارد. ما تنها بایست تا آن زمان شکیبا باشیم.

نظرات و دیدگاه های خود را درباره این مطلب کاربردی و مفید با دیگر کاربران گویا آی تی در میان بگذارید و همچنین با اشتراک گذاری آن در شبکه های اجتماعی آن را به دیگران نیز آموزش دهید.

منبع: astronomy