دانشمندان سیاره‌ای غیرکروی کشف کردند که به توپ راگبی شباهت دارد

چیاپس (Cheops)، تلسکوپ سیاره‌های فراخورشیدی آژانس فضایی اروپا، سیاره‌ای را کشف کرده است که در یک روز مدار ستاره‌اش را کامل می‌کند و دارای شکلی نامنظم به شکل توپ راگبی است. این اولین بار است که سیاره‌ای تغییرشکل‌یافته کشف می‌شود. کشف این سیاره دیدگاه‌های جدیدی را درباره‌ی ساختار داخلی سیاره‌ها مطرح می‌کند. سیاره‌ی یادشده با نام WASP-103b در صورت فلکی هرکول قرار دارد. این سیاره به دلیل نیروهای قوی جزر و مدی بین سیاره و ستاره‌ی میزبان WASP-103 دچار تغییر شکل شده است. این ستاره ۲۰۰ درجه داغ‌تر و ۱٫۷ برابر بزرگ‌تر از خورشید است.

نیروهای کشندی در اقیانوس‌های زمین به دلیل نیروی ماه بر سیاره‌ی زمین به وجود می‌آیند. خورشید هم دارای اثر کم اما قابل‌توجهی بر جزر و مدها است با‌ این‌‌ حال خورشید به اندازه‌ی کافی از زمین دور است و به‌‌ همین‌‌ دلیل، نیروهای واردشده چندان شدید نیستند؛ اما این مسئله برای WASP-103b صدق نمی‌کند. این سیاره که از نظر اندازه تقریباً دو برابر مشتری و از نظر جرمی ۱.۵ برابر آن است در کمتر از یک روز مدار ستاره‌اش را کامل می‌کند. ستاره‌شناس‌ها گمان می‌کنند این مجاورت نزدیک باعث ایجاد نیروهای تکانه‌ای می‌شود اما هنوز نتوانستند این نیروها را اندازه‌گیری کنند.

ستاره‌شناسان با استفاده از داده‌های جدید تلسکوپ فضایی چیاپس آژانس فضایی اروپا همراه با داده‌های به دست آمده از تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی اسپیتزر توانسته‌اند به تأثیر نیروهای کشندی بر تغییر شکل سیاره‌ی فراخورشیدی WASP-103b و تبدیل آن به سیاره‌ای غیرکروی پی ببرند.

چیاپس از سیاره‌ای فراخورشید به شکل توپ راگبی پرده برداشته است

چیاپس گذارهای سیاره‌ی فراخورشید را اندازه‌گیری می‌کند؛ گذار به نوسان‌های نوری گفته‌ می‌شود که هنگام عبور سیاره از مقابل ستاره از زاویه‌ی دید زمینی به وجود می‌آیند. معمولاً بررسی منحنی نوری جزئیاتی را درباره‌ی سیاره از‌ جمله اندازه‌ی آن فراهم می‌کند. دقت بالای چیاپس همراه با انعطاف در نقطه‌گذاری باعث می‌شود قادر به رصد گذارهای متعدد باشد که به ستاره‌شناسان در آشکارسازی سیگنال دقیقه‌ای تغییر شکل جزر و مدی WASP-103b کمک می‌کند. از این ردپای برجسته می‌توان برای رسیدن به اطلاعات بیشتری درباره‌ی سیاره استفاده کرد. به گفته‌ی ژاک لاسکار از رصدخانه‌ی پاریس و یکی از مؤلفان این پژوهش:

فوق‌العاده است که چیاپس می‌تواند تغییر شکل‌های کوچک را آشکار کند. اولین بار است که چنین تحلیلی انجام می‌شود و امیدواریم بتوانیم با رصد در بازه‌های طولانی‌تر این رصدها را تقویت کنیم و به اطلاعات بهتری از ساختار داخلی سیاره برسیم.

پژوهشگرها از منحنی نور گذار WASP 103b برای دستیابی به پارامتری به نام عدد لاو (Love number) استفاده کردند که به اندازه‌گیری چگونگی توزیع جرمی در یک سیاره اختصاص دارد. درک توزیع جرمی می‌تواند جزئیاتی را درباره‌ی ساختاری داخلی سیاره آشکار کند. به گفته‌ی سوزانا باروس از مؤسسه‌ی de Astrofisica e Ciencias و مؤلف ارشد این پژوهش:

مقاومت یک ماده نسبت به تغییر شکل، به ترکیب آن وابسته است. برای مثال اینجا روی زمین، ماه و خورشید عامل نیروهای کشندی هستند اما فقط جزر و مد را می‌توانیم در اقیانوس‌ها احساس کنیم. بخش سنگی سیاره چندان حرکت نمی‌کند. با اندازه‌گیری چگونگی تغییر شکل یک سیاره می‌توانیم بگوییم چه مقدار از آن سنگی، گازی یا آبی است.

عدد لاو برای WASP-103b مشابه مشتری است که ساختار داخلی مشابه با این سیاره را نشان می‌دهد؛ گرچه شعاع WASP-103b دو برابر مشتری است. به گفته‌ی سوسانا:

انتظار داریم سیاره‌ای با جرم ۱٫۵ برابر مشتری هم‌اندازه با آن باشد در‌ نتیجه WASP-103b به دلیل گرمایش ستاره‌اش و احتمالاً مکانیزم‌های دیگر متورم شده است. اگر بتوانیم جزئیات ساختار داخلی را با رصدهای آینده تأیید کنیم احتمالاً به دلیل تورم آن پی خواهیم برد. پی بردن به اندازه‌ی هسته‌ی این سیاره‌ی فراخورشیدی هم به درک بهتر شکل‌گیری آن کمک می‌کند.

از‌ آنجا‌ که عدم قطعیت عدد لاو هنوز بالا است، برای رسیدن به جزئیات به رصدهای بیشتری با چیاپس و تلسکوپ فضایی جیمز وب نیاز است. دقت بالای تلسکوپ جیمز وب اندازه‌گیری تغییر شکل جزر و مدی سیاره‌ها را بهبود می‌دهد و به درک بهتر سیاره‌های موسوم به مشتری‌های داغ و دیگر سیاره‌های غول‌آسای منظومه‌ی شمسی کمک می‌کند.

سیاره‌ی WASP-103b راز دیگری هم دارد. واکنش جزر و مدی بین ستاره و سیاره‌ای هم‌اندازه با مشتری می‌تواند باعث کوتاه‌تر شدن دوره‌ی مداری سیاره شود و آن را روز‌به‌روز به ستاره‌اش نزدیک‌تر کند تا جایی که ستاره‌ی والد آن را ببلعد. با‌ این‌‌ حال بر‌ اساس اندازه‌گیری‌ها به‌ نظر می‌رسد دوره‌ی مداری WASP-103b رو به افزایش است و سیاره به آرامی از ستاره‌اش فاصله می‌گیرد. در‌ نتیجه چیزی بیش از نیروهای جزر و مدری بر این سیاره تأثیر می‌گذارد.

اندازه‌ی اثر تغییر شکل جزر و مدی بر منحنی گذار سیاره‌ی فراخورشید بسیار اندک است اما به لطف دقت بالای چیاپس می‌توانیم این اثر را برای اولین بار ببینیم. این بررسی نمونه‌ی برجسته‌ای از پرسش‌های بسیار متنوع از سیاره‌ای فراخورشیدی است که بر اهمیت مأموریت‌های بعدی تأکید می‌کند.