جیمز وب برای اولین بار در جو یک سیاره فراخورشیدی CO2 کشف کرد - وبلاگ حسابی

به گزارش وبلاگ حسابی، تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نخستین بار نشانه های واضحی از وجود کربن دی اکسید (CO2) در جو یک سیاره فراخورشیدی ثبت نموده است.

مشاهدات جیمز وب از یک غول گازی که دور ستاره ای خورشید-مانند در فاصله 700 سال نوری از ما می چرخد، اطلاعات ارزشمندی را درباره ساختار و فرایند شکل گیری سیاره فراهم می نماید.

از جمله طبق یک پژوهش که برای انتشار در نشریه نیچر (Nature) پذیرفته شده است، دانشمندان بیان می نمایند که جیمز وب ممکن است در آینده بتواند CO2 را حتی در اتمسفر رقیق تر سیارات فراخورشیدی سنگی و کوچک تر هم شناسایی و اندازه گیری کند.

WASP-39 b یک غول گازی داغ با جرمی حدود یک چهارم سیاره مشتری (تقریبا مشابه زحل) و قطر 1.3 برابر آن است. حجم زیاد این سیاره تا حد زیادی به دمای بالای آن که حدود 900 درجه سانتی گراد است، مربوط می گردد. زیرا بر خلاف غول های گازی خنک تر و چگال تر منظومه شمسی، این سیاره فراخورشیدی با فاصله ای بسیار کم، حدود یک هشتم فاصله خورشید-عطارد، دور ستاره مرکزی می چرخد و مدار خود را در کمتر از چهار روز زمینی کامل می نماید.

کشف این سیاره بر اساس روش گذر، در سال 2011 اعلام شد. در این روش دانشمندان تغییرات بسیار اندک و دوره ای نور ستاره میزبان را هنگام عبور سیاره از جلوی آن اندازه گیری می نمایند.

پیش از این مشاهدات تلسکوپ های دیگر، از جمله هابل و اسپیتزر، وجود بخار آب، سدیم و پتاسیم را در جو این سیاره نشان داده بود. حالا حساسیت بی مانند جیمز وب، وجود کربن دی اکسید را هم در اتمسفر سیاره تأیید نموده است.

نور ستاره ای فیلتر شده

سیاراتی مانند WASP-39 b که مدار آن ها را از پهلو رصد می کنیم و به روش گذر کشف شده اند، فرصت خوبی برای کاوش جو سیاره در اختیار دانشمندان قرار می دهند. طی یک گذر، بخشی از نور ستاره مادر به طور کامل به وسیله سیاره پوشیده می گردد و بخشی هم پس از عبور از جو سیاره به ما می رسد.

بدین ترتیب چون گازهای مختلف، طول موج های متفاوت و در نتیجه ترکیب های رنگی متفاوتی از نور را جذب می نمایند، پژوهشگران با تجزیه وتحلیل تفاوت های اندک روشنایی نور در عبوری از جو سیاره، می توانند ترکیبات جو آن را تشخیص دهند.

با داشتن یک جو ضخیم و گذرهای همیشگی سیاره از مقابل ستاره مادر، WASP-39 b یک هدف ایدئال برای طیف سنجی به روش گذر محسوب می گردد.

اولین تشخیص واضح CO2

پژوهش اخیر با استفاده از طیف نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) جیمز وب انجام شد و در طیف حاصل از جو WASP-39 b، یک قله کوچک بین طول موج 4.1 تا 4.6 میکرومتر، نخستین شواهد دقیق و واضح را از وجود کربن دی اکسید در یک سیاره فراخورشیدی را ارائه داد.

به گفته ظفر رستم کولوف (Zafar Rustamkulov) فارغ التحصیل دانشگاه جان هاپکینز و نویسنده این پژوهش چنین کشفی یک مرحله مهم در علم سیارات فراخورشیدی است. هیچ رصدخانه ای تا کنون چنین تفاوت های ظریفی را در روشنایی این همه رنگ در محدوده 3 تا 5.5 میکرون از طیف گذر یک سیاره فراخورشیدی اندازه گیری ننموده است.

دسترسی به این بخش از طیف برای اندازه گیری اندازه گازهایی مانند بخار آب ، متان و کربن دی اکسید که تصور می گردد در انواع مختلف سیاره های فراخورشیدی وجود دارند، بسیار مهم است.

ناتالی باتالها (Natalie Batalha) از دانشگاه کالیفرنیا هم که سرپرستی این تیم پژوهشی را بر عهده دارد، درباره این یافته گفت: تشخیص چنین سیگنال واضحی از کربن دی اکسید در WASP-39 b نوید خوبی برای تشخیص اتمسفر در سیاره های کوچک تر و هم اندازه زمین است.

درک ترکیب جو یک سیاره اطلاعات خوبی درباره منشأ و چگونگی تکامل آن در اختیار ما می گذارد. چنان که مایک لاین (Mike Line) یکی دیگر از اعضای این تیم تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی آریزونا گفت: مولکول های کربن دی اکسید ردیاب های حساسی در تاریخچه شکل گیری یک سیاره هستند. با اندازه گیری CO2 می توانیم مشخص کنیم که چه اندازه ماده جامد در مقابل چه اندازه ماده گازی این سیاره غول پیکر گازی را شکل داده اند.

در دهه آینده، جیمز وب این اندازه گیری را برای انواع دیگری از سیارات فراخورشیدی هم انجام خواهد داد و اطلاعات بیشتری درباره شیوه شکل گیری سیارات و بعلاوه منحصربه فرد بودن منظومه شمسی ما، ارائه خواهد نمود.

انتشار زودهنگام اکتشافات

این مشاهدات در حقیقت بخشی از برنامه ای است که WASP-39 b و دو سیاره دیگر کشف شده از روش گذر را با ابزارهای گوناگون وب مطالعه می نماید.

این تحقیقات جزو برنامه انتشار زودهنگام علمی (Early Release Science) هم محسوب می شوند که طی آن داده های مهم تلسکوپ جیمز وب در کوتاه ترین زمان در اختیار جامعه تحقیقاتی سیارات فراخورشیدی قرار می گیرد.

به گفته ویوین پپارمنتیه (Vivien Parmentier) از دانشگاه آکسفورد هدف این برنامه تجزیه وتحلیل سریع مشاهدات و فراهم کردن یک بستر منبع باز برای استفاده جامعه علمی است.

او اضافه نمود: این کار امکان مشارکت پژوهشگران را از سراسر دنیا فراهم و تضمین می نماید که برترین نتایج از رصدهای دهه های آینده به دست خواهد آمد.

ناتاشا باتالها هم در همین ارتباط تأکید کرد: برنامه انتشار زودهنگام علمی، بر اصل داده های علمی باز ناسا پایدار است و از یک فرآیند علمی فراگیر، شفاف و مشارکتی پشتیبانی می نماید.

طی سال ها و دهه های آینده تلسکوپ جیمز وب، به مشاهدات سیارات فراخورشیدی ادامه خواهد داد و باید دید که چه اسرار تازه ای را از این دنیا های فراسوی منظومه شمسی آشکار خواهد نمود.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیاره فراخورشیدی WASP-39 b

Credit: NASA, ESA, CSA, and L. Hustak (STScI)

منبع: NASA