کشف اولین نشانه از جو روی یک دنیای قابل سکونت – سایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: همانطور که لالایی معروف میگوید، ستارههای درخشان آسمان همیشه همراه انسان بودهاند. اما اکنون، با پیشرفتهای چشمگیر علم نجوم، میتوانیم یکی از بنیادیترین پرسشهای بشر را بررسی کنیم: آیا این ستارهها بر موجودات هوشمند دیگری نیز میتابند؟
به گزارش بیگ بنگ، برای یافتن دنیاهایی که شاید میزبان حیات باشند، اخترشناسان معمولاً به دو معیار اصلی توجه میکنند: سیاره باید از نظر ساختار، سنگی و شبیه زمین باشد. در «منطقه قابل سکونت» ستاره خود قرار داشته باشد؛ ناحیهای که دمای آن امکان وجود آب مایع روی سطح سیاره را فراهم میکند.
بیش از دو دهه است که دانشمندان موفق به شناسایی جوّ سیارههای فراخورشیدی شدهاند؛ اما این جوها همگی متعلق به سیارههایی بسیار متفاوت از زمین بودهاند؛ غولهای گازی عظیم، متورم و فوقالعاده داغ که بیشتر به مشتریهای سوزان شباهت دارند تا سیارهای قابل زندگی. اما اکنون، اخترشناسان برای نخستین بار موفق شدهاند جوّ یک «ابرزمین» سنگی و بالقوه قابل سکونت به نام LHS 1140 b را شناسایی کنند.
“کالین چروبیم” دانشمند علوم سیارهای دانشگاه هاروارد و سرپرست این پژوهش که نتایج آن در مجله Science منتشر شده، میگوید: «این نخستینباری است که کسی موفق شده وجود جوّ را روی یک سیاره سنگی در منطقه قابل سکونت یک ستاره دیگر تأیید کند.»
سیاره LHS 1140 b جرمی بیش از پنج برابر زمین و شعاعی حدود ۱.۷ برابر زمین دارد. اندازهگیریها نشان میدهد این سیاره احتمالاً ساختاری سنگی، مشابه زمین، دارد و چگالی آن نیز با وجود یک جوّ نسبتاً نازک و شاید مقداری آب سازگار است.
دلیل دیگری که این سیاره اهمیت زیادی دارد، فاصله نسبتاً کم آن است. این منظومه تنها حدود ۵۰ سال نوری از زمین فاصله دارد و به دور یک کوتوله سرخ میچرخد؛ ستارهای که تنها یکپنجم جرم و اندازه خورشید را دارد و بسیار خنکتر از آن است.
“رابین وردزورث” دیگر پژوهشگر دانشگاه هاروارد و یکی از نویسندگان مقاله، میگوید: «بیست سال پیش حتی نمیدانستیم آیا اصلاً سیارههای سنگی شبیه زمین در اطراف ستارههای دیگر وجود دارند یا نه. بعد فهمیدیم چنین سیارههایی بسیار رایجاند و برخی از آنها در منطقه قابل سکونت قرار دارند. پرسش بعدی این بود که آیا توانستهاند جوّ خود را حفظ کنند؟ حالا میدانیم که دستکم یکی از آنها موفق شده است.»
“چروبیم” پیش از این، با استفاده از یک مدل کامپیوتری که خودش از پایه طراحی کرده بود، وجود جوّ هلیومی این سیاره را پیشبینی کرده بود.
مدل او بر پایه فرآیندی به نام تفکیک جرمی (Mass Fractionation) ساخته شده بود؛ فرآیندی که طی آن عناصر سبکتر راحتتر از جوّ سیاره فرار میکنند. او توضیح میدهد: «مدل من نشان داد سیارههایی که در شرایط مناسبی قرار دارند میتوانند هیدروژن خود را از دست بدهند، اما هلیوم را حفظ کنند و در نتیجه دارای جوی غالباً از هلیوم شوند؛ سیارههایی که من آنها را “دنیاهای هلیومی” مینامم.»
وی اضافه کرد: «به نظر من این دسته از سیارهها آنقدرها هم عجیب نیستند، بلکه ممکن است مرحلهای طبیعی از تکامل بسیاری از سیارههای کوچک باشند.» و ادامه میدهد: «میخواستم این پیشبینی را آزمایش کنم؛ بنابراین به دنبال هلیومی گشتم که از جوّ سیاره در حال فرار باشد… و آن را پیدا کردم!»
برای انجام این کار، پژوهشگران از طیفسنج WINERED در رصدخانه لاس کامپاناس در صحرای آتاکامای شیلی استفاده کردند. در سپتامبر ۲۰۲۴، هر دو سیاره این منظومه بهطور اتفاقی از مقابل ستاره خود عبور کردند و همین فرصت مناسبی برای مطالعه آنها فراهم کرد. در چنین عبوری، بخشی از نور ستاره از میان جوّ سیاره عبور میکند و مولکولهای موجود در جو، طول موجهای مشخصی از نور را جذب میکنند.
با بررسی همین الگوهای جذب، دانشمندان میتوانند ترکیب شیمیایی جوّ سیاره را شناسایی کنند. نتایج نشان داد که LHS 1140 b (اما نه سیاره همسایه آن) دارای جوّی از هلیوم است که با سرعتی معادل صدها هزار کیلوگرم در هر ثانیه در حال فرار به فضاست. این گاز فراری بر اثر تابش ستاره تا دمایی بیش از ۴۷۰۰ درجه سانتیگراد گرم شده و احتمالاً بادهای ستارهای یا برهمکنشهای مغناطیسی میان سیاره و ستاره به خروج آن کمک میکنند.
جالب اینکه هنگام رصد دوباره این سیاره در سال ۲۰۲۵، این نشانهها دیده نشد؛ بنابراین به نظر میرسد این پدیده متغیر باشد. نکته شگفتانگیز این است که با وجود شهرت کوتولههای سرخ به فعالیتهای شدید و پرانرژی، LHS 1140 b توانسته بیش از سه میلیارد سال جوّ خود را حفظ کند.
“چروبیم” میگوید: «این سیاره تنها ۴۲ درصد انرژیای را دریافت میکند که زمین از خورشید میگیرد. بنابراین، با وجود اینکه در گذشته مقدار بسیار بیشتری پرتوهای فرابنفش و پرتو ایکس دریافت کرده است (که معمولاً باعث از بین رفتن جوّ سیارههای سنگی میشوند)، همچنان بخشی از هلیوم اولیه خود را که احتمالاً هنگام شکلگیری به دست آورده بود حفظ کرده است.»
او اضافه کرد: «مدلهای من نشان میدهند که حتی با وجود تابش شدیدتر در گذشته، فاصله این سیاره از ستارهاش آنقدر زیاد بوده که بخش عمده هلیوم اولیه آن باقی بماند.»
اکنون توجه دانشمندان به بررسی دقیقتر این سیاره جلب شده است تا مشخص شود آیا روی آن اقیانوسهایی از آب مایع یا دیگر شرایط مناسب برای شکلگیری حیات وجود دارد یا خیر. علاوه بر این، روشی که در این پژوهش به کار گرفته شد میتواند راه را برای کشف سیارههای سنگی بیشتری با جوّ پایدار هموار کند؛ شاید حتی سیارههایی بسیار شبیه زمین که به دور ستارههای آرامتر میگردند.
یکی دیگر از نکات مهم این کشف آن است که تمام این نتایج با استفاده از یک تلسکوپ زمینی به دست آمدهاند؛ موضوعی که نشان میدهد رصدخانههای زمینی نیز میتوانند در کنار تلسکوپ فضایی جیمز وب نقش بسیار مهمی در کشف و مطالعه جوّ سیارههای فراخورشیدی ایفا کنند. “چروبیم” در پایان میگوید: «این کشف، تأییدی بر درستی مدلهای ماست و امیدوارم تنها آغاز مجموعهای از رصدهای مهم در آینده باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109793
