کشف سیاره‌ غول‌پیکر غیرگازی با جرم ۷۳ برابر زمین، دانشمندان را حیرت‌زده کرد

مدت‌ها پیش از کشف اولین سیاره‌های فراخورشیدی دانشمندان روی مدل‌های شکل‌گیری سیاره‌ها پژوهش می‌کردند. این مدل‌ها که در ابتدا بر اساس ویژگی سیاره‌های منظومه شمسی شکل گرفتند، در بررسی سیاره‌های فراخورشیدی مثل ابرزمین‌ها و نپتون‌های داغ هم عملکرد خوبی داشتند.

به گزارش ارزتکنیکا، گروهی بین‌المللی و بزرگ از پژوهشگرها از کشف سیاره‌ای خبر دادند که مدل‌ها قادر به توصیف آن‌ها نیستند. کشف جدید، سیاره‌ای در ابعاد نپتون اما با جرمی چهار برابر آن است. چگالی این سیاره منطبق با سیاره‌ای کاملاً جامد یا سیاره‌ای با اقیانوس‌های عمیق است که کل سطح سیاره را پوشانده است. بااینکه کاشفان این سیاره، نظریه‌هایی را درباره‌ی شکل‌گیری آن ارائه دادند، هیچ‌کدام از این نظریه‌ها کاملاً قطعی نیستند.

فرآیند بررسی سیاره‌ی جدید مشابه بسیاری از اکتشافات قبلی بود. در ابتدا این جرم توسط ماهواره‌ی نقشه‌برداری سیاره‌ی فراخورشیدی در حال گذار (TESS) شناسایی شد. ستاره‌ی میزبان سیاره به نام TOI-1853، اندکی کوچک‌تر از خورشید ما است و جرم آن به ۰٫۸ جرم خورشیدی می‌رسید. همچنین شواهد واضحی از وجود سیاره‌ای نزدیک به این ستاره موسوم به TOI-1853b دیده شد. از آنجا که سیاره‌ی یادشده در فاصله‌ی بسیار نزدیکی از ستاره‌ی میزبان قرار دارد در حدود ‍۱٫۲۴ روز مدار آن را کامل می‌کند.

پژوهشگرها از زمان حرکت مداری سیاره برای تعیین فاصله‌ی آن نسبت به ستاره‌اش استفاده کردند. بر اساس ترکیب فاصله و اندازه‌ی ستاره و مقدار نوری که توسط سیاره مسدود می‌شود، می‌توان اندازه‌ی سیاره را تخمین زد. بر اساس تخمین‌ها، سیاره‌ی یادشده با شعاع ۳٫۵ برابر شعاع زمین، تنها اندکی کوچک‌تر از نپتون است.

سیاره‌ی TOI 1853b در نوع خود منحصر‌به‌فرد و عجیب است؛ تاکنون تعداد زیادی از سیاره‌ها در ابعاد نپتون کشف شده‌اند، اما اندازه و نزدیکی سیاره‌ی جدید به ستاره‌ی میزبان چندان متداول نیست. این سیاره‌ در موقعیت موسوم به «صحرای نپتون داغ» قرار می‌گیرد، زیرا پرتوهای قوی ستاره‌ی میزبان باعث از بین رفتن جو آن شده‌اند. نپتون‌هایی که به وضعیت صحرای داغ می‌رسند، تنها هسته‌ای سنگی از خود به جا می‌گذارند و در نهایت در گروه سیاره‌های ابرزمین قرار می‌گیرند.

بر اساس تخمین‌ها، سیاره‌ی TOI-1853b دارای جرم ۷۳ برابر زمین یا چهار برابر نپتون است؛ بنابراین ترکیب این سیاره تفاوت زیادی با ترکیب نپتون دارد. سیاره‌هایی با چگالی مشابه وجود دارند اما ابعاد کوچک‌تری دارند. برای مثال می‌توان به ابرزمین‌هایی اشاره کرد که در ابتدا سیاره‌ای نپتون‌مانند بودند و به‌مرور زمان جو خود را از دست دادند. همچنین سیاره‌هایی با جرم مشابه وجود دارند، اما ابعادشان دو برابر است و احتمالاً جوی بسیار گسترده یا اقیانوس دارند.

عجایب سیاره‌ی جدید به اینجا ختم نمی‌شود. دو ترکیب‌ بر اساس چگالی‌ها پیشنهاد شدند. یک ترکیب، سیاره‌ای سنگی مانند زمین با جوی نازک است که تنها یک درصد جرم آن را تشکیل می‌دهد. گزینه‌ی دیگر، سیاره‌ای است که جرم آن به‌صورت یکسان بین هسته‌ی سنگی و پوشش آبی شناور آن توزیع شده است.

بنابراین نه‌تنها درباره‌ی وضعیت فعلی، بلکه درباره‌ی گذشته‌ی سیاره هم دچار ابهام شده‌ایم. انباشته شدن ذرات کوچک غبار ناشی از دیسک شکل‌گیری سیاره‌ای پیش از آنکه TOI-1853b به جرم فعلی برسد، متوقف شد و بعید است سیاره دقیقا در موقعیت فعلی خود شکل گرفته باشد.

پژوهشگرها دو احتمال را مطرح می‌کنند. در سناریوی اول، گروهی از سیاره‌های کوچک‌تر شکل گرفتند و سپس مدار آن‌ها ثبات خود را با تبخیر تدریجی دیسک از دست داد. این فرآیند به برخوردهایی انجامید که تعداد زیادی از سیاره‌ها را در هم کوبید.

بر اساس سناریوی دوم، چندین غول گازی در فاصله‌ی دورتری شکل گرفتند، سپس مدارهای یکدیگر را بی‌ثبات کردند و یکی از سیاره‌ها را در مداری به‌شدت گریزان از مرکز قرار دادند. این سیاره در بخشی از مدار خود به ستاره‌ی میزبانش بسیار نزدیک بود و توانست تا مواد را از بخش‌های داخلی دیسک تشکیل‌دهنده‌ی سیاره جمع‌آوری کند. این فرآیند به سیاره‌ای شبیه مشتری امکان می‌دهد تا به دو برابر جرم اولیه برسد. پس از پایان این فرآیندها، برهم‌کنش‌های کشندی بین سیاره و ستاره در نهایت باعث منظم شدن مدار آن شد.

جهان بسیار بزرگ است و این اتفاق‌ها ممکن است در هر نقطه‌ای رخ دهند، اما غیرمنطقی است که انتظار داشته باشیم به‌سرعت به نتایج قطعی برسیم. یک نکته‌ که به درک منشأ TOI 1853b کمک می‌کند وجود سیاره‌های دیگر در منظومه است که به ما در درک اتفاق‌های بخش داخلی منظومه‌های فراخورشیدی کمک می‌کنند. TOI 1853b به‌قدری بزرگ و به ستاره‌اش نزدیک است که سیگنالی بسیار عظیمی را تولید می‌کند، به‌طوری‌که دانشمندان برای کشف دیگر سیاره‌های این منظومه دچار مشکل شدند. رصدهای آینده نکات بیشتری را درباره‌ی این منظومه آشکار خواهند کرد.