6 دقیقه
جهانی را تصور کنید که در دل کوره یک ستاره فرو میرود و دوباره بازمیگردد، آن هم تنها در طول یک گردش مداری. این همان HD 80606 b است، غول گازیای که در مرز ناآرام افراطهای کیهانی زندگی میکند و اکنون به لطف تلسکوپ فضایی جیمز وب، تصویری غنیتر و زندهتر از رنج جوی خود پیش روی دانشمندان گذاشته است.
رویارویی نزدیک با گرمای ستاره
سیاره HD 80606 b که در فاصله حدود ۲۱۷ سال نوری از زمین قرار دارد و با نامهای Struve 1341 Bb و HIP 45982 b نیز فهرست شده، جرمی نزدیک به چهار برابر مشتری دارد. عددی که داستان پرتنش آن را تعریف میکند، ۰٫۰۳ واحد نجومی است، یعنی نزدیکترین فاصله این سیاره تا ستارهاش. این فاصله حدود ۴٬۴۸۷٬۹۳۶ کیلومتر است. اخترشناسان میگویند چنین نزدیکی کافی است تا در زمان حضیض، یعنی نقطه نزدیکترین عبور مداری، دمای جو سیاره حدود ۵۹۳ درجه سلسیوس افزایش یابد.
تغییرات دمایی به این بزرگی فقط آبوهوای یک جهان را کمی جابهجا نمیکند. این تغییرات، شیمی جو را زیر و رو میکنند، ابرها را بازآرایی میکنند و بادها و موجهایی را برمیانگیزند که در بازههایی به کوتاهی چند ساعت تغییر میکنند. ابزار فروسرخ میانی تلسکوپ وب، معروف به MIRI، این دگرگونیها را با تجزیه نور سیاره به طول موجهای سازندهاش ثبت کرد. آنچه زمانی تنها لکهای مبهم از تابش گرمایی بود، اکنون به طیفی زمانمند تبدیل شده است که ترکیب، ساختار دمایی و حرکت جو را آشکار میکند.
وب چه دید و چرا اهمیت دارد
تلسکوپ جیمز وب، HD 80606 b را در پنجره زمانی حساسی رصد کرد که سیاره با سرعت به نزدیکترین فاصله از ستاره خود میرسید. این مجموعه داده شامل توالیهایی از طیفهای فروسرخ است که هنگام گرم شدن سیاره و سپس آغاز سرد شدن آن ثبت شدهاند. این طیفها تغییراتی را نشان میدهند که با واکنشهای شیمیایی سریع در جوی خارجشده از تعادل سازگار است. مولکولهایی که در دماهای پایینتر پایدار هستند، با عبور موج گرما از هم میپاشند و دوباره شکل میگیرند. ابرها میتوانند تبخیر شوند و سپس در سمت شب سیاره دوباره چگالیده شوند. نتیجه، جوی از نظر شیمیایی پویا است که فاصله زیادی با فرضهای حالت پایدار دارد، فرضهایی که اغلب در مدلهای سیارات فراخورشیدی استفاده میشوند.
تیفانی کاتاریا، پژوهشگر اصلی این مطالعه از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، HD 80606 b را سیارهای توصیف میکند که ابتدا گداخته میشود و سپس فرصت بازیابی پیدا میکند. حساسیت وب در فروسرخ میانی امکان ردیابی این بازیابی را با جزئیاتی بیسابقه فراهم میکند. طیفسنجی نهتنها اثرانگشت شیمیایی را نشان میدهد، بلکه نقشهای دماسنجی نیز ارائه میکند: گرما کجاست، با چه سرعتی جابهجا میشود و جو چگونه واکنش نشان میدهد.
فراتر از آنکه این سیاره نمونهای تماشایی برای مطالعه باشد، این مجموعه داده مانند آزمایشگاهی برای فهم فیزیک جو تحت فشارهای شدید عمل میکند. روشهایی که روی HD 80606 b دقیقتر میشوند، برای جهانهای دیگری با مدارهای کشیده و گرمایش کشندی نیز کاربرد خواهند داشت، حتی برای سیارات فراخورشیدی آرامتر که رویدادهای گذرا مانند شرارهها، برخوردها و اثرات فصلی، جو آنها را دچار آشفتگی میکنند.
ابزارها، روشها و گامهای بعدی
این گروه از حالتهای طیفسنجی MIRI برای اندازهگیری شار در باندهای فروسرخ میانی استفاده کرد، باندهایی که به مولکولهای کلیدی مانند بخار آب و متان و همچنین به نشانههای گستردهتر تابش گرمایی حساس هستند. طیفسنجی زمانمند به جای یک تصویر لحظهای، امکان تحلیل مرحلهبهمرحله توالیها را فراهم میکند. چنین تفکیک زمانی زمانی ضروری است که شرایط سیاره در مقیاسهایی مشابه پنجره رصد تغییر میکند.
این مشاهدات با مجموعه دادههای تاریخی نیز تکمیل شدند. اسپیتزر نخستین بار HD 80606 b را به شکل جدی وارد نقشه اخترشناسان کرد، اما وب حساسیت و پوشش طول موجی تازهای افزود که فرایندهایی را آشکار میکند که پیشتر تنها نشانههایی از آنها دیده شده بود. پژوهشگران نتایج اولیه را در دویستوچهلوهشتمین نشست انجمن اخترشناسی آمریکا در پاسادنا ارائه کردند و بر غنای این مجموعه داده تأکید دارند، دادههایی که هنوز نکات بیشتری برای استخراج در خود دارند.
در آینده، وب تنها چشم تازه ما در فضا نخواهد بود. قرار است تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن نیز با تواناییهایی ویژه برای تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی به این مجموعه ابزارها بپیوندد. این رصدخانهها در کنار هم به پژوهشگران اجازه میدهند جوهای خشونتبار مشتریهای داغ با مدارهای کشیده را با اقلیمهای ظریفتر جهانهای پایدارتر مقایسه کنند.
دیدگاه کارشناس
دکتر لورا مندس، متخصص جو سیارات فراخورشیدی در دانشگاه آریزونا، میگوید: «HD 80606 b آزمون فشار برای مدلهای ماست. این سیاره ما را وادار میکند دینامیک، شیمی و انتقال تابشی را به شکلی وابسته به زمان به هم پیوند دهیم. وب مشاهدات را در اختیار ما میگذارد، اما چالش اکنون ساخت مدلهایی است که بتوانند همپای این دادهها پیش بروند.»
چنین تلاشهایی در مدلسازی به تفکیک زمانی بالا، گروههای میانرشتهای و منابع محاسباتی نیاز دارد. با این حال، دستاوردهای آن ارزشمند خواهد بود: پیشبینی بهتر تغییرپذیری جو، راهبردهای دقیقتر برای رصدهای آینده و درکی عمیقتر از فیزیک سیارهای در گستره وسیعی از دماها و هندسههای مداری.
نتیجهگیری
HD 80606 b چیزی فراتر از یک نمونه عجیب و کمیاب است. این سیاره میدان آزمایشی برای ابزارها و نظریههایی است که در سراسر دانش سیارات فراخورشیدی به کار خواهند رفت. طیفهای فروسرخ میانی وب یک سیاره بسیار افراطی را به آزمایشی پویا تبدیل کردهاند و یافتههای آن در سالهای پیش رو بر شیوه تفسیر اخترشناسان از جوها، چه داغ و چه سرد، اثر خواهد گذاشت.
منبع: autoevolution
نظرات
آسمانگرد
خیلی نماشی نشونش ندادن؟ حس میکنم یه کم اغراق دارن، اما خب دادهها ارزشمن، باید مدلها هم قویتر شن
امیر
خواندم، به نظرم این دادهها برای بهبود مدلها طلاییه، ولی ساخت مدلهای زمانی عین یه کوهه، نیاز به تیم و محاسبات سنگین
لابکور
آیا این اسپکترومها واقعاً بدون خطان؟ دادهها خیلی ظریفن، ولی همیشه احتمال تداخل و خطا هست
دیتاپالس
وای، یعنی تو چند ساعت از یخ به گداخته میشه؟ تصورش ترسناک و هیجان انگیزِ، یه جور عجیب... 😮
ارسال نظر