تلسکوپ جیمز وب برای نخستین‌بار واکنش‌های شیمیایی را در جو سیاره‌ای فراخورشیدی شناسایی کرد

هفته‌ی گذشته، اخترشناسان اعلام کردند که شواهدی از واکنش‌های شیمیایی را در جو سیاره‌ای فراخورشیدی در فاصله ۷۰۰ سال نوری از زمین پیدا کرده‌اند. به‌گزارش ورج، پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، پرتره‌ی شیمیایی دقیقی از گازهای سوزان در حال چرخش در اطراف سیاره‌ی فراخورشیدی WASP-39b را ترسیم کردند.

این «زحل داغ» از فاصله‌ای بسیار نزدیک به دور ستاره‌ی میزبانش می‌چرخد و این یعنی دمایش به ۹۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. همچنین، واسپ ۳۹بی سیاره‌ای پف کرده است و با وجود داشتن یک‌چهارم جرم مشتری، یک‌سوم آن اندازه دارد.

داده‌های اولیه‌ی دربار‌ه‌ی واسپ ۳۹بی در تابستان امسال منتشر شد؛ زمانی‌که جیمز وب با شناسایی دی‌اکسید‌کربن در جو سیاره، برای نخستین‌بار این گاز را در سیاره‌ای خارج از منظومه‌ی شمسی کشف کرد. اکنون در مجوعه‌ای از مقالات تازه‌منتشرشده در پایگاه داده آرکایو، تصویر دقیق‌تری از جو واسپ ۳۹بی ارائه شده است.

از بین مقاله‌ها سه نمونه به‌عنوان بخشی از برنامه‌ی طراحی‌شده برای انتشار سریع مشاهدات انجام‌شده و داده‌های تهیه‌شده با کمک تلسکوپ جیمز وب، برای انتشار در نیچر پذیرفته شده‌اند و دو نمونه در دست بازبینی هستند. پژوهشگران برای جمع‌آوری اطلاعات طیف‌سنجی درباره‌ی جو سیاره از سه ابزار جیمز وب به نام‌های نیرکم و نیراسپک و نیریس استفاده کردند.

ناتالی باتالها، اخترشناس از دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز و یکی از پژوهشگران مطالعات اخیر، در بیانیه‌ای گفت:

ما با ابزارهای متعددی که گستره‌ی وسیعی از طیف فروسرخ و مجموعه‌ی کاملی از اثر‌انگشت‌های شیمیایی دور از دسترس تا زمان آغاز به کار جیمز وب را پوشش می‌دهند، سیاره‌ی فراخورشیدی را رصد کردیم. داده‌هایی مانند این، وضعیت را تغییر می‌دهند.

در دهه‌ی گذشته، پژوهشگران اخترشناسی شمار زیادی از سیاره‌های واقع در خارج از منظومه‌ی شمسی را کشف کرده‌اند. با تأیید وجود بیش از ۵ هزار سیاره‌ی فراخورشیدی تا‌به‌امروز، چالش کنونی درک عمیق این جهان‌های دوردست است. فراتر از دانستن اندازه یا جرم سیاره‌ی فراخورشیدی، پژوهش‌های پیشرفته‌ اکنون بر به‌دست‌آوردن اطلاعات دربار‌ه‌ی جو آن‌ها متمرکز شده است و ابزارهایی مانند جیمز وب امکان دیدن این اتمسفرهای دور را با جزئیات بیشتر از همیشه فراهم می‌کنند.

ترکیب جو سیاره‌ی فراخورشیدی WASP-39b.

ابزارهای جیمز وب برای انجام تکنیکی به نام طیف‌سنجی گذار استفاده می‌شوند. آن‌ها نور ستاره میزبان را هنگام عبور آن از درون جو سیاره‌ی در حال چرخش مشاهده می‌کنند. این نور به طول‌موج‌های مختلفی تقسیم می‌شود و از این طریق پژوهشگران می‌توانند متوجه شوند کدام طول‌موج‌ها جذب شده‌اند. مواد شیمیایی مختلف طول‌موج‌های مختلف نور را جذب می‌کنند و به پژوهشگران امکان می‌دهند تا ترکیب جو سیاره را تعیین کنند.

پژوهش اخیر نشان داد که سدیم، پتاسیم، مونوکسید‌کربن و بخار‌آب در جو سیاره وجود دارند و بدین‌ترتیب، یافته‌های پیشین مبنی‌بر وجود بخار‌آب در جو WASP-39b را تأیید کرد. مطالعه‌ی جدید با یافتن دی‌اکسید‌گوگرد، این مولکول را برای نخستین‌بار در جو سیاره‌ای فراخورشیدی شناسایی کرد. کشف این مولکول به فرایندی شبیه به آنچه در لایه‌ی ازون زمین یافت می‌شود، اشاره می‌کند؛ زیرا دی‌اکسید‌گوگرد از واکنش‌های شیمیایی در جو فوقانی که ناشی از نور ستاره‌ی میزبان است، تشکیل می‌شود.

شانگ‌مین سای، یکی دیگر از پژوهشگران از دانشگاه آکسفورد گفت:

این نخستین‌بار است که شواهد ملموسی از فتوشیمی (واکنش‌های شیمیایی آغازشده با نور پرانرژی ستاره) را در سیاره‌های فراخورشیدی می‌بینیم. من این یافته را به‌عنوان چشم‌اندازی بسیار امیدوارکننده برای ارتقای درکمان از جو سیاره‌های فراخورشیدی می‌دانم.

با‌‌‌توجه‌‌‌‌به اینکه واسپ ۳۹بی از فاصله‌ای بسیار نزدیک به دور ستاره‌ی میزبانش می‌چرخد (یک‌هشتم مسافت بین عطارد و خورشید)، مطالعه‌ی آن می‌تواند نشان می‌دهد که تابش‌های ستارگان چگونه با جو سیاره‌ای برهمکنش می‌کنند. هرچند تابش‌ها می‌توانند برای حیات مضر باشند (اگر لایه‌ی محافظ مَگنِتوسفِر وجود نداشت، سکونت روی زمین غیرممکن می‌شد)، درعین‌حال آن‌ها ممکن است در واکنش‌های شیمیایی به‌وجود‌آورنده‌ی مولکول‌های مورد‌نیاز برای حفظ جو سکونت‌پذیر، نقش مهمی ایفا کنند. باتالها می‌گوید:

سیاره‌ها با چرخش در میان حمام تابش‌های ستاره‌ی میزبان، پیکرتراشی و دگرگون می‌شوند. روی زمین، این دگرگونی‌ها امکان رشد حیات را فراهم می‌کنند.