کشف شگفت انگیز تازه تلسکوپ فضایی جیمز وب - وبلاگ بروز

به گزارش وبلاگ بروز، ایسنا نوشت: یک گروه بین المللی از پژوهشگران از تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) برای محاسبه اندازه انرژی گرمایی که از یک سیاره فراخورشیدی منتشر می گردد، استفاده نموده اند.

نتیجه آنالیز های یک گروه بین المللی از پژوهشگران نشان می دهد که اگر سیاره فراخورشیدی سنگی تراپیست-1سی(TRAPPIST-1 c) جو داشته باشد، جو آن بسیار نازک است. این گروه پژوهشی از تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) برای محاسبه میزان انرژی گرمایی استفاده نموده اند که از سیاره تراپیست-1سی منتشر می گردد.

تراپیست-1سی با دمای تقریبا 380 کلوین در روز، خنک ترین سیاره فراخورشیدی سنگی به شمار می رود که تا به امروز براساس انتشار حرارتی شناسایی شده است. دقت لازم برای این میزان گیری ها، کاربرد تلسکوپ فضایی جیمز وب را در شناسایی سیارات فراخورشیدی سنگی نشان می دهد که از نظر میزان و دما به سیاره های منظومه شمسی ما شباهت دارند.

نتیجه این پژوهش، گام دیگری در تعیین این موضوع است که آیا سیاراتی که به دور کوتوله های قرمز کوچکی مانند تراپیست-1(TRAPPIST-1) می چرخند، می توانند جو مورد احتیاج برای حمایت از حیات را به آن صورتی که ما می شناسیم، حفظ نمایند یا خیر.

سباستین زیبا(Sebastian Zieba)، دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد مؤسسه ستاره شناسی ماکس پلانک(MPIA) و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: ما می خواهیم بدانیم که آیا سیارات سنگی دارای جو هستند یا خیر. ما در گذشته فقط می توانستیم سیاراتی را مطالعه کنیم که جو غلیظ و غنی از هیدروژن داشتند. با یاری تلسکوپ فضایی جیمز وب بالاخره می توانیم جو تحت سلطه اکسیژن، نیتروژن و دی اکسید کربن را آنالیز کنیم.

لورا کریدبرگ(Laura Kreidberg)، از پژوهشگران این پروژه گفت: تراپیست-1سی از این جهت یک سیاره جالب است که می توان آن را به عنوان دوقلوی سیاره زهره در نظر گرفت. این سیاره تقریبا به میزان زهره است و همان میزان تابش را از ستاره میزبان خود دریافت می نماید که زهره از خورشید می گیرد. ما با خود فکر کردیم که این سیاره ممکن است مانند زهره، جو غلیظی از دی اکسید کربن داشته باشد.

تراپیست-1سی، یکی از هفت سیاره سنگی است که به دور یک ستاره کوتوله قرمز فوق سرد در فاصله 40 سال نوری از زمین می چرخند. اگرچه این سیارات از نظر میزان و جرم شبیه به سیارات سنگی درونی منظومه شمسی ما هستند اما تعیین نیست که آیا جو مشابهی هم دارند یا خیر. کوتوله های قرمز در طول چند میلیارد سال اول زندگی خود، اشعه ایکس و اشعه ماوراءبنفش درخشانی را ساطع می نمایند که می تواند جو یک سیاره جوان را به سادگی از بین ببرد. علاوه بر این، ممکن است هنگام تشکیل شدن سیارات، آب، دی اکسید کربن و سایر مواد فرار به میزان کافی برای ایجاد یک جو قابل توجه وجود داشته یا نداشته باشد.

پژوهشگران برای پاسخ دادن به این پرسش ها، از دستگاه فروسرخ میانی(MIRI) جیمز وب استفاده کردند تا هنگام حرکت سیاره پشت ستاره، به رصد تراپیست-1 در چهار نوبت جداگانه بپردازند. با مقایسه کردن روشنایی در زمانی که سیاره پشت ستاره قرار گرفته است و درخشندگی زمانی که سیاره در کنار ستاره است، پژوهشگران توانستند میزان نور فروسرخ میانی با طول موج 15 میکرون را که از سمت روز سیاره ساطع می گردد، محاسبه نمایند.

این همان روشی است که به وسیله یک گروه پژوهشی دیگر برای تعیین این که تراپیست-1بی(TRAPPIST-1 b) احتمالا فاقد هرگونه جو است، استفاده شد. تراپیست-1بی، درونی ترین سیاره منظومه مورد آنالیز است.

میزان نور فروسرخ میانی که از یک سیاره ساطع می گردد، به طور مستقیم با دمای آن مرتبط است که به نوبه خود تحت تأثیر جو قرار گرفته است. گاز دی اکسید کربن، نور 15 میکرونی را جذب می نماید و باعث می گردد که سیاره در این طول موج، کم نورتر به نظر برسد. با وجود این، ابرها می توانند نور را منعکس نمایند و سیاره را درخشان تر نشان دهند و حضور دی اکسید کربن را پنهان نمایند.

علاوه بر این، یک جو قابل توجه متشکل از هر ترکیبی، گرما را از روز به سمت شب می برد و باعث می گردد که دمای روز کمتر از دمای بدون جو باشد. از آنجا که تراپیست-1سی بسیار نزدیک به ستاره خود می چرخد، تصور می گردد که از نظر جزر و مد قفل شده است. یک طرف آن در روشنایی دائمی روز و طرف دیگر در تاریکی بی انتها قرار گرفته است.

اگرچه این میزان گیری های اولیه، اطلاعات قطعی را در خصوص ماهیت تراپیست-1سی ارائه نمی دهند اما به محدود کردن احتمالات یاری می نمایند. زیبا گفت: نتایج ما با این موضوع مطابقت دارند که این سیاره یا یک سنگ برهنه و بدون جو است یا جو واقعا نازکی از دی اکسید کربن بدون ابر دارد که نازک تر از جو زمین یا حتی مریخ است. اگر این سیاره دارای جو غلیظ دی اکسید کربن بود، یک گرفتگی کم عمق را مشاهده می کردیم یا اصلا هیچ گرفتگی را نمی دیدیم. علت این است که دی اکسید کربن، همه نور 15 میکرونی را جذب می نماید؛ بنابراین ما هیچ نشتی را از سیاره تشخیص نمی دهیم.

علاوه بر این اطلاعات، داده ها نشان می دهند که بعید است این سیاره، یک آنالوگ واقعی از سیاره زهره با جو غلیظ دی اکسید کربن و ابرهای اسید سولفوریک باشد.

عدم وجود جو غلیظ نشان می دهد که این سیاره ممکن است با آب نسبتا کمی تشکیل شده باشد. اگر سیارات سردتر و معتدل تر تراپیست-1 تحت شرایط مشابه شکل گرفته باشند، ممکن است شکل گیری آنها نیز با میزان کمی از آب و سایر اجزای لازم برای قابل سکونت شدن یک سیاره شروع شده باشد.

حساسیت مورد احتیاج برای تمایز قائل شدن بین شرایط جوی متفاوت در چنین سیاره کوچک و تا این میزان دور، واقعا قابل توجه است. کاهش روشنایی که جیمز وب تشخیص داد، فقط 0.04 درصد بود. این معادل نگاه کردن به یک نمایشگر متشکل از 10 هزار لامپ کوچک و تماشا خاموش شدن تنها چهار لامپ است.

کریدبرگ گفت: فوق العاده است که ما می توانیم این جو را میزان گیری کنیم. اکنون چندین دهه است که پرسش هایی در خصوص این موضوع وجود دارد که آیا سیارات سنگی می توانند جو را نگه دارند یا خیر. توانایی جیمز وب به ما امکان می دهد تا سیارات فراخورشیدی را با منظومه شمسی خود مقایسه کنیم و این کار را به روشی انجام دهیم که پیشتر هرگز در اختیار نداشته ایم.

این پژوهش به عنوان بخشی از برنامه جنرال آبزرورز(General Observers) جیمز وب انجام شد. این یکی از هشت برنامه سال اول علوم وب محسوب می گردد که برای یاری کردن به توصیف کامل منظومه تراپیست-1 طراحی شده است. پژوهشگران در سال آینده، آنالیز هایی را برای مشاهده مدارهای کامل تراپیست-1بی و تراپیست-1سی انجام خواهند داد. این آنالیز ها، امکان مشاهده چگونگی تغییر دمای این دو سیاره را از روز تا شب فراهم می نمایند و محدودیت های بیشتری را در خصوص داشتن جو یا نداشتن آنها به وجود می آورند.

5858