مشاهدات جدید JWST جو TRAPPIST-1e را بررسی می کنند

مشاهدات جدید JWST جو TRAPPIST-1e را بررسی می کنند

0 نظرات نگار بابایی

6 دقیقه

مشاهدات جدید JWST جو TRAPPIST-1e را بررسی می‌کنند

دانشمندان به سرپرستی پژوهشگر K. Glidden و همکاران، گام‌های اولیه را برای تعیین ترکیب احتمالی جو پیرامون TRAPPIST-1e، سیاره‌ای هم‌اندازهٔ زمین در فاصلهٔ حدود ۴۰ سال نوری، برداشته‌اند. با استفاده از طیف‌سنجی عبوری تلسکوپ جیمز وب (JWST)، تیم نور ستاره را که در هنگام گذر از لبهٔ سیاره فیلتر می‌شود تحلیل کرد تا به دنبال ویژگی‌های جذبی و نشر مشخصی باشد که توسط اتم‌ها و مولکول‌ها در جو سیاره تولید می‌شوند.

چگونه طیف‌سنجی عبوری گازهای جوی را نشان می‌دهد

وقتی فوتون‌های ستاره‌ای از جو سیاره عبور می‌کنند، طول موج‌های خاصی به‌طور انتخابی توسط اجزای جوی جذب و دوباره نشر می‌شوند. در یک طیف ثبت‌شده، این تعاملات به‌صورت باندهایی از تیره‌شدن یا روشن‌شدن نسبی در طول موج‌های مشخص ظاهر می‌شوند. با مقایسهٔ عمق‌ها و شکل‌های این ویژگی‌های طیفی با مدل‌هایی برای گازهایی مانند دی‌اکسید کربن (CO2)، متان (CH4)، بخار آب (H2O)، نیتروژن مولکولی (N2) و گونه‌های ایزوتوپی مثل ترکیبات حامل دوتریوم، پژوهشگران می‌توانند ترکیب محتمل گازهای شکل‌دهندهٔ جو را استنتاج کنند.

یافته‌های کلیدی: طیف به نفع نیتروژن، سناریوهای CO2 و دوتریوم‌دار ضعیف

داده‌های JWST که تاکنون تحلیل شده‌اند، جو غلیظ و غلبه‌کنندهٔ CO2 شبیه به ونوس یا جو نازک غنی از CO2 مانند مریخ را کم‌محتمل می‌سازند. مشاهدات همچنین علیه جوهایی که با هیدروژن غنی از دوتریوم همراه با امضای قوی CO2 و متان غالب هستند نیز استدلال می‌کنند. در عوض، طیف عبوری با ترکیبی که غالباً شامل نیتروژن مولکولی (N2) با مقادیر جزئی دی‌اکسید کربن و متان سازگاری بیشتری دارد.

این نتیجه قابل توجه است زیرا جو زمین تقریباً ۷۸ درصد نیتروژن مولکولی دارد. اگر مشاهدات بعدی این آشکارسازی‌های اولیه را تأیید کنند، TRAPPIST-1e ممکن است از نظر ترکیب کلی جو به‌عنوان مشابه‌ترین سیارهٔ فراخورشیدی به زمین شناخته شود. با این حال، نتیجهٔ کنونی دارای عدم قطعیت است: سیگنال ظریف و وابسته به مدل است و مشاهدات تکمیلی JWST قبلاً برنامه‌ریزی شده‌اند تا وجود یا عدم وجود جو را تأیید یا رد کنند.

چه چیزی این نتیجه را وسوسه‌انگیز اما موقتی می‌کند

  • نیتروژن مولکولی در بسیاری از طول موج‌ها طیف نسبتاً آرامی دارد و در نتیجه سخت‌تر از مولکول‌هایی با باندهای جذب قوی (مانند CO2 یا CH4) به‌صورت مستقیم شناسایی می‌شود. استنتاج جو غنی از N2 بنابراین بر نبود امضاهای قوی مورد انتظار از ترکیب‌های دیگر و روی‌دادهای پیوستار ظریف تکیه دارد.
  • دی‌اکسید کربن و متان به‌صورت جزئی ممکن است در سطح‌هایی وجود داشته باشند که با طیف مشاهده‌شده همخوانی دارند؛ شناسایی آن‌ها نیازمند نسبت سیگنال به نویز بالاتر و پوشش طول موجی گسترده‌تر است.
  • فعالیت ستاره‌ای و سیستماتیک‌های ابزاری می‌توانند تفسیر ویژگی‌های طیفی کوچک را پیچیده کنند؛ تأیید نتیجه نیاز به گذرهای تکراری و تحلیل‌های مکمل دارد.

زمینهٔ علمی، جزئیات مأموریت و پیامدها

TRAPPIST-1e یکی از هفت سیاره‌ای است که به دور یک کوتولهٔ فوق‌سرد در سامانهٔ TRAPPIST-1 گردش می‌کنند. اندازه و مدار معتدل آن، آن را در میان اهداف امیدبخش برای شناسایی جو با JWST قرار داده است. طیف‌سنجی عبوری با حساسیت بالای JWST در فروسرخ امکان بررسی جوهای جهان‌های کوچک و سنگی را برای اولین بار فراهم می‌کند.

تحقیقات Glidden و همکاران در دو مقالهٔ همراه در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است. رویکرد آن‌ها ترکیبی از بازیابی طیفی دقیق و مدل‌سازی مقایسه‌ای است تا سناریوهایی از پوشش‌های هیدروژنی تا جوهای ثانویهٔ غنی از نیتروژن شبیه‌تر به زمین را آزمون کنند.

اگر تأیید شود، وجود جو غنی از N2 بر TRAPPIST-1e پیامدهای مهمی برای مطالعات قابلیت سکونت سیارات فراخورشیدی خواهد داشت. نیتروژن مولکولی نقش گازی پس‌زمینه را ایفا می‌کند که فشار سطح و اقلیم را تحت تأثیر قرار می‌دهد و در شرایط مناسب امکان وجود آب مایع سطحی را فراهم می‌سازد. بنابراین شناسایی غیرمستقیم N2 به بهبود برآوردهای شرایط سطحی و پتانسیل سیاره برای میزبانی حیات همان‌گونه که می‌شناسیم کمک می‌کند.

دیدگاه کارشناسان

دکتر النا مورالس، اخترفیزیکدانی متخصص در جوهای سیارات فراخورشیدی، اظهار می‌کند: "شناسایی جوی غالب بر پایهٔ نیتروژن روی یک جهان هم‌اندازهٔ زمین می‌تواند نقطهٔ عطفی باشد. خود N2 دیدن سختی دارد، بنابراین این نتیجه، اگر تأیید شود، نشان‌دهندهٔ توانمندی ترکیب مشاهدات JWST و مدل‌سازی دقیق است. دوره‌های آتی برنامهٔ JWST تعیین‌کننده خواهند بود — آن‌ها یا این تصویر را تقویت می‌کنند یا ترکیب متفاوتی را نشان می‌دهند."

دکتر مورالس اضافه می‌کند که پیشرفت در تکنیک‌های بازیابی و هم‌کالیبراسیون میان‌ابزاری برای جدا کردن سیگنال‌های سیاره‌ای از تغییرپذیری ستاره‌ای و نویز ابزار ضروری خواهد بود. "ما وارد مرحله‌ای می‌شویم که اعتبارسنجی آماری قوی جوها به‌اندازهٔ کشف‌های اولیه اهمیت خواهد داشت."

چشم‌اندازهای آتی و گام‌های بعدی

زمان مشاهدهٔ بیشتری با JWST برای TRAPPIST-1e و سیارات خواهرش تخصیص یافته است. گذرهای آینده پوشش طول موجی را گسترش می‌دهند، نسبت سیگنال به نویز را افزایش می‌دهند و ترکیبات جوی جایگزین را آزمون می‌کنند. پیگیری‌های زمینی و تلاش‌های مدل‌سازی موازی برآوردهای فشار و دمای سطح ممکن را دقیق‌تر خواهند کرد.

در بلندمدت، اندازه‌گیری‌های ترکیبی از ترکیب جوی، شرایط سطحی و گازهای بالقوهٔ نشانگر حیات برای ارزیابی قابلیت سکونت ضروری خواهد بود. ابزارهایی که برای مأموریت‌های آینده برنامه‌ریزی شده‌اند، همراه با JWST، پوشش طیفی و حساسیت را گسترش خواهند داد تا به تفکیک شیمی پیچیدهٔ جو روی سیارات کوچک کمک کنند.

نتیجه‌گیری

طیف‌های عبوری اولیهٔ JWST از TRAPPIST-1e به نفع جوی غالب بر نیتروژن مولکولی با ردیابی ملایم دی‌اکسید کربن و متان هستند، در حالی که سناریوهای قوی مبتنی بر CO2 یا هیدروژن غنی از دوتریوم را رد می‌کنند. این یافته مقدماتی اما مهم است: اگر تأیید شود، TRAPPIST-1e می‌تواند تا کنون مشابه‌ترین سیارهٔ فراخورشیدی به زمین باشد. مشاهدات تکمیلی JWST و مدل‌سازی دقیق در حال انجام هستند و مشخص خواهند کرد آیا این دنیای زمینی نزدیک واقعاً جوی غنی از نیتروژن دارد که می‌تواند شرایط سطحی معتدل را پشتیبانی کند یا خیر.

منبع: sciencealert

من نگارم، عاشق آسمون و کشف ناشناخته‌ها! اگر مثل من از دیدن تلسکوپ و کهکشان‌ها ذوق‌زده می‌شی، مطالب من رو از دست نده!

نظرات

ارسال نظر

مطالب مرتبط