کشف شگفتانگیز تلسکوپ وب: اتمسفری «غیرممکن» در اطراف یک ابرزمین باستانی

یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان به رهبری پژوهشگران مؤسسه کارنگی، واضح‌ترین شواهد ممکن از وجود یک جو پایدار را در اطراف یک سیاره سنگی فراخورشیدی شناسایی کرده‌اند.   این یافته‌های حیرت‌انگیز که در «نامه‌های اخترفیزیکی» منتشر شده، مبتنی بر رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ناسا است.   به گزارش ایتنا و به نقل از SciTechDaily، داده‌ها به وجود یک اتمسفر در جهانی غیرمنتظره اشاره دارند: یک ابرزمین باستانی و فوق‌العاده داغ که گمان می‌رود پوشیده از یک اقیانوس سراسری گدازه باشد.   گفتنی است این سیاره با نام TOI-561 b، تقریباً دو برابر زمین جرم دارد، اما از جنبه‌های دیگر بسیار متفاوت است.   شرایط کنونی این سیاره به دلیل مدار بسیار تنگ آن به دور ستاره‌اش شکل گرفته است. این سیاره هر سال کامل خود را تنها در ۱۰٫۵۶ ساعت تکمیل می‌کند و یک نیمکره آن دائماً در معرض نور ستاره است. نکته شگفت‌انگیز، شناسایی اتمسفر در چنین دنیایی است.   نیکول والَک، پژوهشگر پسادکتری در مؤسسه کارنگی و نویسنده دوم مقاله توضیح می‌دهد: «بر اساس آنچه از دیگر سامانه‌ها می‌دانیم، اخترشناسان پیش‌بینی می‌کردند که سیاره‌ای مانند این، برای حفظ اتمسفر خود در درازمدت، بسیار کوچک و داغ است».   وی ادامه می‌دهد: «اما رصدهای ما حاکی از آن است که این سیاره در پوششی نسبتاً ضخیم از گاز احاطه شده و این، خرد متعارف درباره سیارات با دوره تناوب مداری فوق‌کوتاه را زیر و رو می‌کند».   گفته می‌شود این کشف، انتظارات ما از سیارات را به چالش می‌کشد. در سامانه خورشیدی خودمان، سیارات کوچک و شدیداً داغ، قادر به حفظ پوشش گازی اولیه خود نبوده‌اند.   در مقابل، به نظر می‌رسد TOI-561 b اتمسفر خود را حفظ کرده است، حال آنکه به دور ستاره‌ای بسیار پیرتر از خورشید می‌چرخد. این اتمسفر باقی‌مانده ممکن است معمای دیگری را نیز توضیح دهد: چگالی به طور غافلگیرانه پایین این سیاره.   یوهانا تسک، اخترشناس مؤسسه کارنگی و نویسنده اصلی مقاله می‌گوید: «این سیاره آنچه ما یک ابر-پَف یا سیاره «پنبه‌ای» می‌نامیم نیست، اما چگالی آن کمتر از حد انتظار برای ترکیبی مشابه زمین است».   برای آزمایش وجود اتمسفر، اخترشناسان از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) تلسکوپ وب استفاده کردند تا دمای سمت روز سیاره را بر اساس درخشندگی آن در نور فروسرخ نزدیک اندازه‌گیری کنند.   اگر TOI-561 b یک صخره عریان فاقد اتمسفر بود، دمای سمت روز آن باید به حدود ۲۷۰۰ درجه سانتی‌گراد نزدیک می‌شد. اما مشاهدات NIRSpec نشان می‌دهد که این دما نزدیک به ۱۸۰۰ درجه سانتی‌گراد است که هنوز بسیار داغ، اما به مراتب خنک‌تر از حد انتظار است.   آنجالی پیت، از دانشگاه بیرمنگام و یکی از نویسندگان همکار، در توضیح می‌گوید: «ما واقعاً به یک اتمسفر غنی از مواد فرار و ضخیم نیاز داریم تا همه مشاهدات را توضیح دهیم. بادهای شدید با انتقال گرما به سمت شب، سمت روز را خنک می‌کنند. گازهایی مانند بخار آب، برخی از طول‌موج‌های نور فروسرخ نزدیک ساطع‌شده از سطح را پیش از خروج از اتمسفر جذب می‌کنند».   تیم لیکتنبرگ از دانشگاه خرونینگن و دیگر نویسنده همکار نیز اظهار می‌دارد: «ما فکر می‌کنیم یک تعادل بین اقیانوس ماگما و اتمسفر وجود دارد. در حالی که گازها از سیاره خارج شده و اتمسفر را تغذیه می‌کنند، اقیانوس ماگما آن‌ها را به درون می‌مکد. این سیاره باید بسیار غنی‌تر از زمین از مواد فرار باشد تا مشاهدات را توضیح دهد؛ واقعاً شبیه یک گوی گدازه‌ای مرطوب است».   گفتنی است اینها اولین نتایج حاصل از برنامه رصدی ۳۸۶۰ تلسکوپ وب هستند که شامل رصد پیوسته این سامانه به مدت بیش از ۳۷ ساعت بوده است.   این گروه در حال حاضر در حال تحلیل کامل مجموعه داده‌ها برای نقشه‌برداری دمایی از کل سیاره و محدود کردن ترکیب اتمسفر آن است.   مایکل والتر، مدیر آزمایشگاه زمین و سیارات کارنگی، در پایان می‌گوید: «این دستاوردهای قدرتمندشده توسط وب، مستقیماً به نقاط قوت دیرینه ما در درک چگونگی شکل‌گیری ویژگی‌های سیارات فراخورشیدی توسط تکامل و دینامیک سیاره‌ای متکی است».