دانشمندان سیاره‌ای کشف کردند که بیش از ۸۰٪ از آهن ساخته شده است

ستاره‌شناسان سیاره‌ی فراخورشیدی تازه‌ای را کشف کرده‌اند که با فاصله‌ی بسیار نزدیک به ستاره‌ی مرکزی و ساختار آهنی خود، شباهت زیادی با سیاره‌ی عطارد در منظومه‌ی شمسی دارد.

قرن‌ها بود که دانشمندان تنها شمار محدودی از نمونه‌ها را برای درک روند شکل‌گیری سیارات در اختیار داشتند. یافتن سیارات فراخورشیدی اما آغازگر عصر تازه‌ای در این مسیر شد. هرچند هم‌زمان که تعداد روزافزونی از جهان‌های دیگر را کشف کرده‌ایم، بسیاری از جهان‌ها مانند غول‌های گازی داغ، اَبَرزمین‌ها، مینی‌نپتون‌ها و انواع دیگر را یافته‌ایم که شبیه هیچ جایی در منظومه‌ی شمسی ما نیستند.

بنابراین یافتن چیزی که همانند یک سیاره‌ی آشنا به‌نظر می‌رسد، می‌تواند امیدبخش باشد. زیرا نشان می‌دهد که فرآیندهایی که منظومه‌ی شمسی را ایجاد کرده‌اند، احتمالا غیرمعمول نبوده‌اند.

اکنون یک کشف جدید قطعا در همین راستا قرار می‌گیرد. پژوهشگران سیاره‌ی فراخورشیدی غنی از آهن را در فاصله‌ی نزدیکی نسبت به منظومه‌ی شمسی کشف کرده‌اند که حداقل از نظر ترکیبات مواد سازنده، بسیار شبیه به عطارد است. اما تفاوتش این است که تقریبا روی ستاره‌ی خود قرار دارد و احتمالا چنان داغ است که هر آهن روی سطح آن به احتمال زیاد، مذاب است.

سال خیلی کوتاه

سیاره‌ی جدید در حال گردش به دور یک ستاره‌ی کوتوله‌ی سرخ به نام GJ 367 است که حدود ۳۰ سال نوری از زمین فاصله دارد، پیدا شد. کوتوله‌های سرخ ستاره‌های کوچک و کم‌نوری هستند و این موضوع شناسایی سیارات اطراف آن‌ها را آسان‌تر می‌کند.

این سیاره هم که میان کوتوله‌ی سرخ و زمین می‌چرخد، بخش نسبتا زیادی از نور سیاره را مسدود می‌کند. از سویی با توجه به کم‌جرم بودن کوتوله‌ی سرخ، با چرخش مداری سیاره، این ستاره هم جابه‌جا می‌شود و بدین ترتیب تغییرات دوپلر بزرگ‌تری در نور رسیده از آن ایجاد می‌شود.

این سیاره‌ی جدید GJ 367b بر اساس داده‌های «ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران» (TESS) شناسایی شد. تس کاهش اندک تغییرات نور ستارگان را که ناشی از گذر یک سیاره است، بررسی می‌کند و این موضوع در ویدیوی زیر از داده‌های دو هفته‌ی این تلسکوپ به‌خوبی دیده می‌شود. برای تشخیص سیگنال GJ 367b که سفر خود به دور ستاره را تنها در یک سوم روز کامل می‌کند، بیش از اندازه کافی است.

طرحی گرافیکی از ماهواره‌ی تس و سیارات فراخورشیدی
Credit: NAS/MIT

تشخیص با این روش باعث می‌شود GJ 367b به‌عنوان یک سیاره‌ی فراخورشیدی درنظر گرفته شود. برای تأیید وجود آن، تیم تحقیقاتی از یک تلسکوپ زمینی استفاده و تغییرات دوپلر نور ستاره در اثر حرکت مداری سیاره را رصد کرد. بدین ترتیب وجود ستاره تأیید شد زیرا در این داده‌ها هم سیگنالی با دوره تناوب یک‌سوم روز دیده می‌شد. همین‌طور سیگنالی با دوره تناوب ۴۵ روزه که ناشی از چرخش ستاره است.

ابعاد سیاره کوچک است و شعاعی تنها سه‌چهارم شعاع زمین دارد. اما با جرمی بیش از نصف جرم زمین، دارای وزن و چگالی زیادی است که به بیش از ۸ گرم در سانتی‌متر مکعب می‌رسد و آن را کمی چگال‌تر از آهن می‌کند.

شرایط جهنمی

GJ 367b به اندازه‌ای به ستاره نزدیک است که دچار قفل گرانشی هم شده است و بدین ترتیب در هر مدار به دور سیاره، یک بار به دور خودش می‌گردد و همیشه یک سمت آن رو به ستاره است. نزدیکی و جهت آن باعث شده دمای سطح آن تا ۱۷۴۵ کلوین تخمین زده شود که بسیار نزدیک به نقطه‌ی ذوب آهن است، هرچند احتمالا پوسته‌ی بیرونی سیاره، سنگی است و در این دما ذوب نمی‌شود؛ البته به بیان دقیق‌تر، اگر سنگ‌های غنی از سیلیکات را که تقریبا در همین دما ذوب می‌شوند، درنظر نگیریم.

روشن است که در این دما، هر چیزی شبیه به اتمسفری که ما می‌شناسیم، مدت‌ها پیش داغ و از سیاره دور شده است. اما این احتمال وجود دارد که برخی از سنگ‌ها و فلزات مذاب تبخیر شوند و کمی جو محلی در سمت رو به ستاره ایجاد کنند. در این شرایط بخش پشت به ستاره، سردتر خواهد بود و هر چیزی به شکل بخار باشد خیلی سریع به سطح سیاره بازمی‌گردد.

علاوه بر این نتایج، تیم تحقیقاتی داده‌های به‌دست آمده را در اختیار یک هوش مصنوعی آموزش دیده بر پایه‌ی سیارات فراخورشیدی قرار داد و این هوش مصنوعی پیش‌بینی کرد که سیاره‌ی فراخورشیدی GJ 367b ساختاری بسیار شبیه به عطارد دارد.

یک هسته‌ی فلزی بزرگ، بخش زیادی از فضای داخلی سیاره را اشغال می‌کند و بیش از ۸۵ درصد از ابعاد سیاره را به سمت سطح آن دربر می‌گیرد. بقیه‌ی بخش‌های سیاره را هم سنگ‌های سیلیکاته تشکیل می‌دهند و این ساختار در صورتی منطقی است که چگالی GJ 367b حدود ۱.۵ برابر عطارد باشد. بنابراین در کنار شباهت‌ها، باید تفاوت‌های قابل توجهی هم داشته باشند.

در هر صورت، اکنون دانشمندان نمونه‌ای در اختیار دارند که دریابند عطارد چگونه تا این حد غنی از آهن شده است. این محصول حاصل برخوردهایی است که برخی از مواد سنگی را از بین برده‌اند. اما از سویی هنوز نمی‌دانند که چگونه جرمی به اندازه‌ی عطارد می‌تواند در این فاصله‌ی نزدیک نسبت به یک ستاره شکل گرفته باشد.

بنابراین در حالی که آشنایی امیدبخش در این منظومه‌ی فراخورشیدی شناسایی شده، قطعا هنوز بسیاری از ویژگی‌های آن ناشناخته است.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیاره‌ی فراخورشیدی GJ 367 b
Credit: SPP 1992/Patricia Klein/Handout via Reuters

منبع: ArsTechnica