بررسی‌های جوی از طریق سیاره‌ فراخورشیدی نزدیک زمین

به گزارش برنا؛ سیاره‌ای فراخورشیدی که تنها ۲۶ سال نوری با زمین فاصله‌ دارد، یکی از بهترین گزینه‌ها برای بررسی جوی است. این سیاره‌ی فراخورشیدی به نام Gliese 486 b، دنیایی سنگی، داغ و احتمالا دارای جو نازک‌تر از سیاره‌ی زهره است. این سیاره با تمام معیارهای جستجوی جوهای فراخورشیدی مطابقت است و کاندیدای مناسبی برای بررسی تلسکوپ‌های آینده به شمار می‌رود.

سیاره‌ی Gliese 486b نه‌تنها در فاصله‌ی نزدیکی با ستاره‌ی خود قرار دارد، بلکه ستاره‌ی آن کوتوله‌ی سرخ تقریبا سردی است که امکان بررسی جو سیاره را می‌دهد. این سیاره همچنین در نقطه‌ی مناسبی برای تحلیل طیف‌سنجی و بررسی ترکیب جوی قرار دارد. به گفته‌ی خوان کارلوس مورالز، اخترفیزیک‌دان مؤسسه‌ی مطالعات فضایی کاتالونیا:

    از لحظه‌ی اول متوجه شدیم این سیاره مانند یک جواهر است: در درجه‌ی اول در مدار ستاره‌ای نزدیک قرار دارد و در زاویه‌ی مناسبی نسبت به ناظر زمینی از مقابل ستاره عبور می‌کند. ما نهایت سعی خود را برای بررسی دقیق ویژگی‌های این سیاره می‌کنیم و برای بررسی‌های بعدی آماده‌ایم. این سیاره می‌تواند سنگ بنایی برای درک ساختار و تکامل جو سیاره‌های فراخورشیدی باشد.

اولین سیاره‌ی فراخورشیدی در دهه‌ی ۱۹۹۰ کشف شد. ستاره‌شناسان از آن زمان تاکنون هزاران سیاره‌ی فراخورشیدی دیگر کشف کردند. با اینکه به دلیل محدودیت‌های فناوری، هنوز تصویر کاملی از سیاره‌های فراخورشیدی وجود ندارد، تاکنون اطلاعات زیادی مثل اندازه، جرم، چگالی و نحوه‌ی حرکت مداری این سیاره‌ها به دست آمده است.

بررسی جو سیاره‌ها کمی دشوارتر است. به‌طور کلی سیاره‌های فراخورشیدی را براساس اثری که روی ستاره‌شان می‌گذارند می‌توان به دو روش بررسی کرد. روش اول طیف‌سنجی داپلر است. براساس این روش، حرکت‌ نوسانی ستاره براساس تعامل گرانشی با سیاره‌اش کشف می‌شود.

روش بعدی، نورسنجی عبوری است که به بررسی تغییرات اندک در نور ستاره بر اثر عبور سیاره‌ی فراخورشیدی از مقابل آن اختصاص دارد. ستاره‌شناسان برای بررسی جو ستاره به‌دنبال تغییرات کوچکی در طیف طول موج ستاره هستند که بر اثر عبور سیاره‌ی فراخورشید از مقابل ستاره آشکار می‌شوند. برخی طول موج‌ها توسط عناصر موجود در جو سیاره‌های فراخورشیدی جذب یا منتشر می‌شوند و خطوط تیره و روشنی روی طیف تشکیل می‌دهند. براساس این خطوط می‌توان به ترکیب شیمیایی جوی سیاره‌ی فراخورشیدی پی برد.

روش‌های فوق، کمی چالشی هستند. سیاره‌های فراخورشیدی در فاصله‌ی بسیار دوری قرار دارند و سیگنال‌های ضعیفی از آن‌ها می‌رسد. در روش ایده‌آل، برای بررسی جوی نیاز به چند شرط کلیدی است. در درجه‌ی اول هرچه نزدیک‌تر باشید بهتر است. شرط دیگر، وجود ستاره‌ی درخشانی است که طیفی قوی را بازگرداند. البته سیاره‌ی فراخورشیدی در حال گذار، به‌صورت ایده‌آل روی مداری کوتاه قرار دارد در نتیجه عبورهای متعدد را می‌توان در مدتی کوتاه مشاهده کرد و سپس برای تقویت سیگنال به جمع‌آوری آن‌ها پرداخت.

اگر مدار سیاره‌ی فراخورشیدی کوتاه باشد، یعنی سیاره به ستاره‌ی خود نزدیک است در نتیجه دمای سطح آن برای مشاهدات طیف‌سنجی بسیار بالا خواهد بود. Gliese 486b با استفاده از طیف‌سنجی داپلر و نورسنجی عبوری اندازه‌گیری شد. این سیاره تمام معیارهای لازم برای بررسی‌های جوی را دارد. به گفته‌ی تریفون تریفونوف، ستاره‌شناس مؤسسه‌ی نجوم ماکس پلانک:

    به لطف مشاهدات انجام‌شده با ابزارهای CARMENES و MAROON-X، مجاورت Gliese 486b امکان اندازه‌گیری جرم سیاره با دقتی بی‌سابقه را می‌دهد. علاوه بر این، براساس داده‌های فضاپیمای TESS، این سیاره به‌صورت دوره‌ای دیسک ستاره‌ای را قطع می‌کند که رویدادی نادر است. با توجه به ترکیب جرم سیاره‌ای و پیکربندی مداری داده‌های داپلر و همچنین دوره‌ی مداری و شعاع سیاره‌ای دقیق به کشفی استثنایی خواهیم رسید.

سیاره‌ی فراخورشیدی یادشده تقریبا ۱٫۳ برابر بزرگ‌تر از زمین و چگالی آن ۲٫۸ برابر زمین است. در نتیجه این سیاره مانند زمین و زهره، ترکیبی سرشار از فلز دارد. همچنین این سیاره به مدت ۱٫۵ روز در طول حرکت مداری خود به ستاره‌‌اش نزدیک می‌شود.

از آنجا که ستاره‌ی یادشده از نوع کوتوله‌ی سرد سرخ است، دمای موازنه‌ی سیاره‌ی خورشیدی می‌تواند به ۴۳۰ درجه‌ی سانتی‌گراد برسد؛ بنابراین این سیاره از شرایط سکونت پذیری برخوردار نیست اما برای بررسی‌های جو شرایط لازم را دارد. به گفته‌ی تریفنوف:

    مجاورت سیاره‌ی Gliese 486 به کوتوله‌ی سرخ باعث افزایش دمای سطح آن تا ۴۳۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌شود و چشم‌اندازی داغ و خشک را به آن می‌بخشد. احتمال بودن آتش‌فشان و رودخانه‌های گدازه‌ای هم روی چنین سیاره‌ای وجود دارد. در نتیجه Gliese 486b بیشتر به زهره شباهت دارد تا زمین.

شرایط سیاره‌ی Gliese 486b آن را به کاندیدای مناسبی برای طیف‌سنجی تبدیل می‌کند. وقتی این سیاره به ستاره‌ی خود نزدیک است نور آن را منعکس می‌کند. به گفته‌‌ی تریفنوف:

    اگر دمای Gliese 486b صد درجه‌ پائین‌تر بود، برای بررسی جوی کاندید مناسبی نبود؛ درحالی‌که اگر صد درجه داغ‌تر بود کل سطح سیاره با گدازه پوشیده می‌شود و بخش زیادی از جو آن را سنگ‌های تبخیر‌شده تشکیل می‌داد که معمولا هیچ نکته‌ای را درباره‌ی جو آغازین سیاره آشکار نمی‌کنند.

Gliese 486b در نقطه‌ی مناسبی برای بررسی جوی قرار دارد؛ اما اگر هیچ جوی کشف نشود چطور؟ این نشان می‌دهد سیاره‌های فراخورشیدی سنگی چگونه جو خود را در فاصله‌ی نزدیک از ستاره حفظ می‌کنند یا از دست می‌دهند. تلسکوپ فضایی جیمز وب که یکی از وظایف آن بررسی جو سیاره‌های فراخورشیدی است در سال جاری پرتاب خواهد شد. خوشبختانه، Gliese 486b هم یکی از سیاره‌های کاندیدای این بررسی است.