کشف نوین تلسکوپ جیمز وب: سیارهای با قدمتی ۱۰ میلیارد ساله که با وجود نزدیکی زیاد به ستارهاش، دارای جوی فراخ است
سیاره TOI-561 b به عنوان چهارمین جهان فوق داغ شناخته میشود که دماهای آن با مدلهای «سنگ عریان» سازگاری ندارند. این جرم آسمانی تحت قفل گرانشی قرار دارد، به این معنا که همواره یک سمت آن به سوی ستاره خود میچرخد. با اینکه دمای این بخش حدود ۱۸۰۰ درجه سانتیگراد اندازهگیری شده، محاسبات نشان میدهند که با توجه به فاصله بسیار نزدیک آن تا ستاره (۴۰ برابر نزدیکتر از فاصله عطارد از خورشید) و دوره گردش کوتاه ۱۰٫۶ ساعتی، دمای آن میبایست به ۲۷۰۰ درجه سانتیگراد میرسید.
دکتر آنجالی پیت از دانشگاه بیرمنگام بیان میکند: «وزش بادهای قوی موجب انتقال حرارت به سمت نیمه تاریک سیاره میشود و این باعث خنک شدن نیمه روز میگردد. همچنین، گازهایی نظیر بخار آب، برخی از طول موجهای نور نزدیک به فروسرخ را قبل از آن که به فضا فرار کنند، جذب میکنند؛ به همین دلیل، تلسکوپ مقدار کمتری نور را دریافت کرده و لذا سیاره سردتر به نظر میآید. همچنین ممکن است ابرهای درخشان سیلیکاتی با بازتاب نور ستاره کمک کنند تا جو سرد بماند.»
کشف وجود جو در این سیاره که بسیار نزدیک به ستاره خودش است واقعاً غیرمنتظره است؛ چرا که حفظ اتمسفر در چنین شدت گرما، یک چالش فیزیکی غیرقابل انکار میباشد. حرارت شدید به مولکولها انرژی میدهد تا فرار کنند و طوفانهای ستارهای میتوانند لایههای جوی را از بین ببرند. بنابراین، به نظر میرسد TOI-561 b باید منبعی برای جبران اتمسفر از دست رفته داشته باشد.
حفظ اتمسفر برای سیارهای با این شدت گرما چالش فیزیکی عظیمی محسوب میشود
پژوهشگران بر این باورند که اتمسفر این سیاره از طریق چرخهای مداوم بازسازی میشود، جایی که گازها توسط اقیانوسهای ماگما جذب شده و سپس دوباره آزاد میشوند. نیکول والاک از مؤسسه کارنگی اظهار میکند: «براساس درک ما، اخترشناسان تصور میکردند که یک سیاره با این شرایط دما، باید خیلی کوچک و داغ باشد تا بتواند اتمسفر خود را حفظ کند. اما مشاهدات نشان میدهد این سیاره به طور غیرمنتظرهای با لایهای ضخیم از گاز احاطه شده و دانش ما درباره سیارات با دورههای مداری خیلی کوتاه را به چالش میکشد.»
دکتر تیم لیختنبرگ از دانشگاه خرونینگن نیز به این نکته اشاره میکند: «برای توجیه مشاهدات، این سیاره باید از نظر فراوانی مواد فرار، بسیار بیشتر از زمین باشد. در حقیقت، این جرم آسمانی شبیه به یک توپ گدازه مرطوب به نظر میرسد.»
وجود یک اتمسفر میتواند محاسبات مربوط به ترکیب ساختاری TOI-561 b را نیز تغییر دهد. پیشتر، با مقایسه جرم و حجم، چگالی این سیاره کمی کمتر از زمین تخمین زده شده بود که آن را به هستهای کوچکتر و سنگهای سیلیکاتی بیشتری مرتبط میکرد. با این حال، دادههای تلسکوپ جیمز وب نشان میدهد شاید اتمسفر به قدری عمیق باشد که بخشی از آن در رصدها به صورت بدنه جامد سیاره دیده شود؛ در حالی که در واقعیت، هسته سنگی آن کوچکتر و فشردهتر است.
تلسکوپ جیمز وب برای این مطالعه جذاب، ۳۷ ساعت از زمان با ارزش خود را به رصد مداوم سیاره اختصاص داد تا تغییرات تابشی آن را در طول چهار بار گردش به دور ستارهاش ثبت کند.
این پژوهش در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر گردیده است.
