8 دقیقه
ستارهشناسان سالها نگران بودهاند که رفتارهای خشن ستارگان — از جمله فورانهای خورشیدی، لکهها و طوفانهای مغناطیسی — ممکن است جو سیارات را بزدایند و سیاراتی را که در ناحیه قابل سکونت ستاره قرار دارند، خشک کند. یک تحلیل تازه از نه سیاره فراخورشیدی و ستارگان میزبان فعال آنها امیدی محتاطانه پدید آورده است: به نظر میرسد که تغییرپذیری ستارهای بهتنهایی تأثیر محدودی بر دمای تعادلی سیاره دارد و در بسیاری از شرایط ممکن است مانع از حفظ آب روی دنیاهای نزدیک لبه داخلی ناحیه قابل سکونت نشود.
چرا تغییرپذیری ستارهای برای زیستپذیری سیارات اهمیت دارد
تغییرپذیری ستارهای به نوسانات روشنایی، میدان مغناطیسی و خروجی انرژی پرانرژی یک ستاره در طول زمان اشاره دارد. برای سیارات، بهویژه سیارات سنگی نزدیک به ستارهشان، این تغییرات میتوانند شرایط سطح را تغییر دهند، شیمی جو را هدایت کنند و در موارد شدید باعث پاک شدن جو توسط تابش فرابنفش (UV) و ذرات پرانرژی شوند. نمونههای شدیدتر این پدیده را معمولاً در ستارگان نوع M (M-dwarf یا کوتولههای نوع M) میبینیم — ستارگانی کوچک، خنک و بلندعمر — که اغلب فورانهای قدرتمند و فعالیت مغناطیسی گستردهای نشان میدهند. از آنجا که کوتولههای M در کهکشان فراواناند و سیارات زیادی در اطراف آنها قابل رصد میشوند، درک چگونگی تأثیر تغییرپذیری آنها بر قابلیت سکونت سیارات یکی از اولویتهای اصلی در علم سیارات فراخورشیدی است. در این زمینه، مفاهیمی مانند «تابش فرابنفش»، «پناهندگی مغناطیسی» و «واپاشی جو» (atmospheric escape) بهعنوان کلیدواژههای تحقیقاتی شناخته میشوند و برای ارزیابی احتمال وجود آب مایع و شرایط قابل زیست اهمیت دارند.
مطالعه: بررسی نه سیاره در برابر ستارگان فعال
تحقیقی که برای انتشار در The Astronomical Journal پذیرفته شده، نه سیاره فراخورشیدی را که به دور ستارگان با تغییرپذیری بالا میگردند، مورد بررسی قرار داده است. نمونه انتخابشده شامل تنوعی از انواع ستارگان و فواصل است: TOI-1227 b (328 سال نوری)، HD 142415 b (116 سال نوری)، HD 147513 b (42 سال نوری)، HD 221287 b (182 سال نوری)، BD-08 2823 c (135 سال نوری)، KELT-6 c (785 سال نوری)، HD 238914 b (1,694 سال نوری)، HD 147379 b (35 سال نوری) و HD 63765 b (106 سال نوری). جرمهای ستارهای در این نمونه از حدود 0.17 تا 1.25 جرم خورشیدی متغیر است و میزبانها شامل انواع M، K، G و F هستند. پژوهشگران با مقایسه تغییرات شار تابشی اندازهگیریشده ناشی از فعالیت ستارهای با عواملی مداری مانند خروج از مرکز (excentricity) مدار، بررسی کردند که تغییرپذیری ستارهای تا چه اندازه دمای تعادلی یک سیاره فراخورشیدی را تغییر میدهد — دمای نظریای که سیاره در صورت عدم انتقال حرارت داخلی خواهد داشت.
یافتههای کلیدی: تغییرات دمایی کوچک و امکان ادامه حضور آب
برخلاف برخی انتظارات، پژوهشگران دریافتند که در این مجموعه سیستمها، تغییرپذیری ستارهای تنها تغییرات نسبتاً مختصری در دمای تعادلی ایجاد کرده است. به عبارت دیگر، نوسانات در خروجی ستاره تنها موجب دامنههای کوچک نوسان در برآورد پایهای دما برای این سیارات شد. نکتهٔ حیاتی این است که تحلیل نشان میدهد سیاراتی که نزدیک به مرز داخلی ناحیه قابل سکونت گردش میکنند، میتوانند با وجود تغییرپذیری ستارهای آب را حفظ کنند — به شرط آنکه عوامل دیگر مانند ترکیب و فشار جو، میدان مغناطیسی سیاره و پویایی مداری مساعد باشند. این نتیجه پیامدهای مهمی برای تعیین اولویت اهداف در جستجوهای تلسکوپی و برنامهریزی رصدهای طیفنگاری جو دارد، چرا که وجود یا فقدان آب در اتمسفر بهعنوان شاخصی حیاتی برای زیستپذیری مطرح است.
منظور از دمای تعادلی دقیقاً چیست
دمای تعادلی یک معیار سادهشده است: فرض میکند که سیاره انرژی ستارهای را جذب و مجدداً تابش میکند بدون آنکه انتقال حرارت داخلی، ابرها، یا اثرات گلخانهای را در نظر بگیرد. دماهای سطحی واقعی بسیار وابسته به ترکیب جو، فشار، توزیع حرارت در سطح و گردش جوی است، بنابراین یک تغییر کوچک در دمای تعادلی بهتنهایی نمیتواند حکم مرگ بر قابلیت سکونت یک سیاره صادر کند. برای ارزیابی درست زیستپذیری نیاز به مدلهای اقلیمی پیچیدهتر، شبیهسازیهای فرار جو و دادههای طیفنگاری است که مولفههایی مانند بخار آب، اوزون و گازهای گلخانهای را آشکار کنند.
چرا کوتولههای M همچنان معمایی دوپهلو هستند
ستارگان نوع M از نظر تعداد در کهکشان غالباند و میتوانند برای مدتهای بسیار طولانی — حتی تریلیونها سال — زندگی کنند؛ مدتهایی که بهمراتب طولانیتر از عمر ستارگان شبیه به خورشید است. همین پایداری زمانی آنها را به اهدافی جذاب برای جستجوی حیات تبدیل میکند. با این حال، تمایل آنها به فعالیتهای مغناطیسی شدید، انفجارهای UV و فورانهای مکرر نگرانیهای موجهی ایجاد میکند. نمونههای مشهور و نزدیک شامل پروکسیما قنطورس (Proxima Centauri) با فاصلهٔ 4.24 سال نوری و TRAPPIST-1 با فاصلهٔ تقریباً 39.5 سال نوری هستند. هر دوی این سامانهها فعالیت بالایی نشان دادهاند: سیاره سنگی شناختهشدهٔ پروکسیما قنطورس با محیط تابشی سختی روبهرو است که میتواند فرار جو را تسریع کند، در حالی که هفت سیاره سنگی سیستم TRAPPIST-1 دستکم یکی را شامل میشوند که در شرایط خاص و در حضور اتمسفر مناسب هنوز ممکن است توانایی نگهداشتن آب را نشان دهد. بنابراین، ارزیابی خطرات ناشی از پرتو فرابنفش و ذرات پرانرژی، و تعیین اینکه آیا میدان مغناطیسی سیاره میتواند بهعنوان سپری عمل کند یا نه، برای قضاوت نهایی دربارهٔ زیستپذیری حیاتی است.
پیامدها و گامهای بعدی برای مطالعات سیارات فراخورشیدی
نویسندگان این مطالعه تأکید میکنند که این کار یک پیشرفت گامبهگام است و نه یک تغییر پارادایم کامل. مدلهای آنها فرض میکنند که تغییرپذیری ستارهای در بازههای زمانی و دامنههایی عمل میکند که میتوان آنها را با اثرات مداری مقایسه کرد؛ رویدادهای طولانیتر یا شدیدتر میتوانند همچنان تصویر کلی را تغییر دهند. نکات عملی که از این پژوهش برداشت میشود عبارتاند از: (1) تغییرپذیری ستارهای باید هنگام اولویتبندی اهداف برای بررسیهای طیفنگاری اتمسفری لحاظ شود، و (2) کشف نشانههای اتمسفری — مانند بخار آب، اوزون و گازهای گلخانهای — همچنان برای قضاوت نهایی دربارهٔ قابلیت سکونت ضروری است. علاوه بر این، پژوهش نشان میدهد که ترکیب دادههای رصدی طولانیمدت از رصدخانههای فضایی و زمینی، همراه با مدلسازیهای پیشرفتهٔ فرار جو و دینامیک مغناطیسی، کلید درک واقعبینانهتری از این موضوع خواهد بود.
دیدگاه یک کارشناس
دکتر مایا آر. سینگ، اخترفیزیکدانی که تعاملات ستاره–سیاره را مطالعه میکند، میگوید: «این پژوهش به جدا کردن ترسهای خبری مبنی بر اینکه هر فوران برابر با یک سیاره مرده است از واقعیتی پیچیدهتر کمک میکند.» او ادامه میدهد: «فعالیت ستارهای اهمیت دارد، اما اتمسفر و سپر مغناطیسی میتوانند نتایج را بهطرز چشمگیری تغییر دهند. تلسکوپهای آینده که قادر به مشاهده فرار اتمسفری و شرایط سطحی هستند، تعیین خواهند کرد کدام دنیاها واقعاً مقاوماند.» این نوع اظهارنظرها نشان میدهد که هم تحقیق رصدی و هم مدلسازی نظری باید با هم پیش روند تا قضاوتی مستدل دربارهٔ قابلیت سکونت ارائه شود.
چه مواردی را باید دنبال کرد
پیشرفت در این حوزه وابسته به سه توسعهٔ کلیدی است: گسترش پایش ستارگان متغیر برای فهرستبرداری آمار فورانها، کشفها و توصیفهای دقیقتر از سیارات حول میزبانهای فعال، و تلسکوپهای نسل بعدی فضایی و زمینی که قادر به کشف مؤلفههای اتمسفری هستند. مأموریتهایی مانند JWST (تلسکوپ فضایی جیمز وب) و تلسکوپهای غولپیکر زمینی آینده (ELTs) آزمون خواهند کرد که آیا نشانههای آب در جو سیاراتی که به دور ستارگان متغیر میگردند، زنده میمانند یا خیر. تا آن زمان، تصویر عمومی محتاطانه امیدوارکننده باقی میماند: تغییرپذیری ستارهای داستان را پیچیده میکند اما بهطور خودکار در را بر روی شرایط قابل سکونت نمیبندد. علاوه بر این، ترکیب دادهها از طیفنگاری عبوری، طیفنگاری انتشار و اندازهگیریهای میدان مغناطیسی میتواند در تعیین اینکه کدام سیارات بهترین شانس را برای حفظ جو و آب مایع دارند، بسیار مؤثر باشد.
منبع: universetoday
نظرات
سفرنو
خوبه اما شواهد هنوز ناقصه؛ بدون مدلهای اقلیمی و طیفنگاری دقیق نمیشه گفت آب واقعی مونده یا نه، یه کم محتاط باشیم
استرو
تو شبیهسازیهای خودم دیدم جو با یه میدان مغناطیسی قوی گاهی نجات پیدا میکنه، پس این نتیجه برا من منطقیه اما نه قطعی
کوینکس
منطقیه، تغییرپذیری بهتنهایی تاثیر کمی روی دمای تعادلی داره، اما هنوز چیزای زیادی مشخص نیست
دیتاویو
وااااای، یعنی ممکنه ستارهها همیشه قاتل نباشن؟ خوشحالم ولی میخوام دادههای طولانیمدت ببینم...
ارسال نظر