اگرچه تلسکوپ فضایی جیمز وب توانسته تصاویر حیرتانگیزی را از کهکشانهای دوردست برای ما ارسال کند، اما در کهکشان راه شیری نیز هنوز ناشناختههای بسیار زیادی وجود دارند. یکی از این اسرار مربوط به سیارات فراخورشیدی است. اخترشناسان تاکنون توانستهاند ۵۳۰۰ سیاره را بیرون از منظومه شمسی شناسایی کنند. البته اینها تنها موارد تایید شده هستند و تعداد موارد شناسایی شده دو برابر است.
کشف یک سیاره جوان کمنظیر نزدیک به زمین
حالا دانشمندان به سیارهای با نام HD-۲۰۷۴۹۶b برخوردهاند که تنها ۱۳۸ سال نوری از زمین فاصله دارد و احتمالا بهزودی تغییرات شگرفی را تجربه خواهد کرد. این سیاره در حال حاضر جرمی ۶.۱ برابر جرم زمین دارد و احتمال داده میشود که یا دارای اتمسفری گازی یا یک اقیانوس بزرگ سراسری و یا ترکیبی از این دو باشد. البته این سیاره در حال کوچکتر شدن است و در مسیر تبدیل شدن به یک ابرزمین قرار دارد.
با بررسی این سیاره اخترشناسان قادر خواهند بود دید بسیار بهتری در رابطه با روند کلی منظومههای کهکشان راه شیری بهدست آورند. در حال حاضر یک شکاف عجیب بین سیارات سنگی بزرگتر از زمین و نمونههای گازی کوچکتر از نپتون وجود دارد و بهندرت دانشمندان توانستهاند سیاراتی فراخورشیدی با جرم بین ۱.۵ تا ۲ برابر زمین با مدار کمتر از ۱۰۰ روز را پیدا کنند.
پایینتر از این میزان دنیاهایی سنگی همچون زمین، مریخ و زهره را میبینیم و بالاتر از آن نیز دنیاهایی با اتمسفر غلیظ وجود دارند که مینینپتون نامیده میشوند. تاکنون دلایل متعددی را برای این موضوع ذکر کردهاند. برخی آن را به نزدیکی بیش از حد سیاره به ستاره اصلی مربوط میدانند. ظاهرا وقتی سیارهای از یک حد مشخص بهستاره نزدیکتر باشد، جرم آن توانایی ایجاد نیروی گرانش کافی را برای حفظ اتمسفر خود نخواهد داشت و پرتوهای سیاره اتمسفر را نابود میکنند.
روش کار شناسایی سیاره های فراخورشیدی
دانشمندان تاکنون توانسته بودند دنیاهای بسیار کمی پیدا کنند که نشانههایی از این فرآیند را در خود داشته باشند. خوشبختانه سیاره جدید نزدیک به زمین یکی از آنها است. البته شناسایی این سیارهها کار تنها یک تلسکوپ یا تیم نیست. گروهی از جستجوگر سرعت شعاعی سیارات با دقت بالا (هارپس) استفاده میکنند که روی تلسکوپ ۳.۶ متری رصدخانه لاسیا در شیلی نصب شده است. گروهی دیگر نیز از تلسکوپ فضایی ناسا بهنام تس استفاده میکنند.
هارپس
روش کار تس اینگونه است که یک نقطه از آسمان را هدف قرار میدهد و سپس با ابزارهای حساس خود به دنبال هرگونه کاهشی در نور ستارههای آن منطقه مینشیند. این کاهش میتواند نشانه گذشتن یک سیاره بین ما و ستاره مربوطه باشد. اگر این اتفاق در بازههای زمانی مشخص تکرار شود، میتوان با قطعیت گفت که یک سیاره به دور ستاره در حال گردش است.
حال اگر میزان روشنایی ستاره و میزان کاهش نور آن مشخص باشد، اخترشناسان قادر به اندازهگیری مدار سیاره خواهند بود. هرچند که هارپس معیار دیگری را در رابطه با سیاره های فراخورشیدی نزدیک زمین اندازهگیری میکند.
همزمان با چرخیدن یک سیاره فراخورشیدی، میزانی از نیروی گرانش به ستاره نیز وارد میشود. در واقع این سیاره نیست که بهدور ستاره میچرخد، بلکه هردو به دور یک نقطه مشترک بهنام مرکز سنگینی سراسری میچرخند. از آنجایی که جرم ستاره فوقالعاده بیشتر از سیاره است، ستاره از جایش حرکت نمیکند و تنها مقداری تکان میخورد.
تلسکوپ تس ناسا
این همان چیزی است که هارپس میتواند اندازهگیری کند. همزمان با تکانهای کوچک ستاره بهسمت ما یا در جهت مخالف، طول موج نور دریافتی از آن نیز تغییر میکند.
از طرفی میزان تکان ستاره به وزن سیاره بستگی دارد و همین نیز اخترشناسان را قادر میسازد تا جرم سیاره فراخورشیدی را محاسبه کنند. وقتی شما دادههای مربوط به جرم و مدار یک سیاره را داشته باشید، امکان محاسبه تراکم آن نیز فراهم میشود. در این مرحله است که دانشمندان میتوانند ساختار و جنس سیاره را هم تشخیص دهند.
اهمیت سیاره جدید شناسایی شده
وقتی تس متوجه وجود یک سیاره جدید با طول مداری ۲.۵ مدار زمین و دوره ۶.۴۴ روزه به دور یک کوتوله نارنجی به نام HD-۲۰۷۴۹۶ شد، دانشمندان به سراغ هارپس رفتند تا نگاه دقیقتری به آن بیندازند. دادههای هارپس نشان داد که سیاره جدید جرمی حدود ۶.۱ برابر زمین دارد. بدینترتیب چگالی این سیاره فراخورشیدی به حدود ۳.۲۷ گرم بر سانتیمتر مکعب میرسد که نسبت به زمین (۵.۵۱ گرم بر سانتیمتر معکب) بسیار کمتر است.
بر این اساس میتوان گفت که سیاره HD-۲۰۷۴۹۶b کاملا سنگی نیست. همین باعث کنجکاوی دانشمندان برای یافتن جنس این جهان جدید شد. در واقع در ترکیب این سیاره باید حجم زیادی گاز یا آب یا ترکیبی از این دو باشد تا بتواند چگالی کنونی را توجیه کند. این موضوع در مدلسازیهای داخلی سیاره نیز مورد تایید قرار گرفته است.
البته سیاره جدید نزدیک به زمین تنها ۵۲۰ میلیون سال عمر دارد که در مقیاس سیارهای بسیار جوان محسوب میشود. این موضوع از طرفی فرصتی کمنظیر را در اختیار اخترشناسان قرار میدهد تا یک سیاره فراخورشیدی را در مراحل اولیه حیات خود پیش از تبدیل شدن به یک ابرزمین مورد بررسی قرار دهند و از طرفی هم نشان میدهد که آیندهای متفاوت در انتظار این سیاره است.
بهعنوان مثال اگر این سیاره دارای مقادیر زیادی از گاز (مخصوصا هیدروژن و هلیوم) باشد، در وضعیت کنونی پایداری زیادی نخواهد داشت و در مدت تقریبی ۵۲۰ میلیون سال اتمسفر خود را بهطور کامل از دست میدهد. مقصر این اتفاق ستاره مادر است. احتمال دیگر این است که سیاره در حال حاضر نیز اتمسفر خود را از دست داده و صرفا یک اقیانوس سرتاسری بزرگ در آن دیده شود.
با توجه به جایگاه ویژه این سیاره نزدیک به زمین، دانشمندان قصد دارند در بررسیهای آتی در رابطه با ترکیب و سرنوشت قطعی آن اطلاعات بیشتری بهدست آورند.
۲۲۷۲۲۸
