گازی تخم‌مرغ گندیده راز سیارات فراخورشیدی را حل کرد

ایالات متحده - خبرگزاری اخباری

گازی تخم‌مرغ گندیده راز سیارات فراخورشیدی را حل کرد

در یک پیشرفت چشمگیر برای علم سیارات، اخترشناسان مولکول سولفید هیدروژن (H₂S) را که به خاطر بوی نامطبوع تخم‌مرغ گندیده شهرت دارد، در جو چهار غول گازی که به دور ستاره‌ای دوردست می‌چرخند، شناسایی کرده‌اند. این کشف که جزئیات آن در آخرین شماره مجله معتبر "Nature Astronomy" شرح داده شده است، نه تنها اولین شناسایی H₂S در سیارات فراخورشیدی است، بلکه کلیدی برای حل یکی از بنیادی‌ترین و پایدارترین پرسش‌های این حوزه است: چه چیزی واقعاً یک سیاره را تعریف می‌کند؟

سال‌هاست که این دنیاهای عظیم در طبقه‌بندی نجومی در منطقه‌ای مبهم قرار گرفته‌اند و مرزهای بین سیارات غول‌پیکر و کوتوله‌های قهوه‌ای را محو کرده‌اند. کوتوله‌های قهوه‌ای، که اغلب "ستارگان شکست‌خورده" نامیده می‌شوند، اجرام آسمانی با جرمی بیش از سیارات هستند، اما نه به اندازه‌ای که بتوانند همجوشی هسته‌ای هیدروژن به هلیوم را که ستاره‌های واقعی را تغذیه می‌کند، حفظ کنند. خط تقسیم سنتی، آستانه جرمی حدود ۱۳ برابر جرم مشتری بوده است. بالاتر از این حد، اجرام به عنوان کوتوله‌های قهوه‌ای طبقه‌بندی می‌شوند که قادر به همجوشی محدود دوتریوم هستند و به آن‌ها درخششی ضعیف می‌بخشد. پایین‌تر از این حد، آن‌ها سیاره محسوب می‌شوند. با این حال، این تعریف مبتنی بر جرم ناکافی بوده است؛ مشاهدات، کوتوله‌های قهوه‌ای با جرمی کمتر از ۱۳ برابر جرم مشتری و نامزدهای سیاره‌ای که از این حد فراتر می‌روند را آشکار کرده‌اند و این امر باعث ابهام در شکل‌گیری و ماهیت ذاتی آن‌ها شده است.

تشخیص سولفید هیدروژن، که با قابلیت‌های بی‌سابقه تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) میسر شده است، شواهد قطعی لازم برای حل این معضل طبقه‌بندی را فراهم می‌کند. تیم تحقیقاتی، که به طور مشترک توسط جری شوان، پژوهشگر پسادکتری در UCLA، و ژان-باپتیست روفیو، دانشمند پژوهشی در UC San Diego، رهبری می‌شود، از تکنیک‌های نوین تحلیل داده استفاده کرده است. این روش‌ها برای استخراج امضاهای طیفی بسیار ضعیف H₂S از سیاراتی که تقریباً ۱۰,۰۰۰ برابر کم‌نورتر از ستاره مادر خود، HR 8799، واقع در ۱۳۳ سال نوری دورتر در صورت فلکی اسب بزرگ هستند، حیاتی بودند.

شوان توضیح داد: "شناسایی گوگرد، مدرک قاطع است." برخلاف عناصری مانند کربن و اکسیژن، که می‌توانند از طریق مسیرهای مختلفی مانند تجمع گاز یا تبخیر مواد جامد یخ‌زده وارد جو یک سیاره شوند، وجود گوگرد در این فواصل مداری، یک اثر منحصر به فرد ایجاد می‌کند. در فواصل عظیمی که این سیارات HR 8799 را دنبال می‌کنند – نزدیک‌ترین آن‌ها ۱۵ برابر دورتر از ستاره‌شان نسبت به فاصله زمین تا خورشید است – گوگرد فقط می‌تواند به شکل جامد وجود داشته باشد. بنابراین، وجود گاز سولفید هیدروژن دلالت بر این دارد که گوگرد از مواد جامد در دیسک پیش‌سیاره‌ای که ستاره جوان را احاطه کرده، منشأ گرفته است. گرمای شدید در هسته‌ها و جوهای این سیارات متعاقباً این مواد جامد را تبخیر کرده و H₂S شناسایی شده امروز را آزاد کرده است. این مسیر شکل‌گیری، که با تجمع ماده جامد از یک دیسک هدایت می‌شود، مشخصه شکل‌گیری سیاره است و آن‌ها را از کوتوله‌های قهوه‌ای که از طریق فروپاشی گرانشی مستقیم گاز تشکیل می‌شوند، متمایز می‌کند.

این کشف نه تنها ماهیت این سیارات فراخورشیدی خاص را روشن می‌کند، بلکه درک ما را از شکل‌گیری سیستم‌های سیاره‌ای در سراسر کهکشان عمیق‌تر می‌سازد. به طرز شگفت‌انگیزی، نسبت گوگرد به هیدروژن مشاهده شده در این غول‌های گازی دوردست، الگوی عجیبی را که در منظومه شمسی خودمان دیده می‌شود، منعکس می‌کند. هر دو سیاره مشتری و زحل، در مقایسه با خورشید، فراوانی بالاتری از عناصر سنگین، از جمله کربن، نیتروژن و گوگرد را نشان می‌دهند. این امر نشان می‌دهد که فرآیندهای حاکم بر ترکیب شیمیایی غول‌های گازی ممکن است جهانی‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد باشند، زیرا نشانه‌های مشابهی در سیستم‌های ستاره‌ای کاملاً متفاوت ظاهر می‌شوند.

علاوه بر این، تکنیک‌های پیشرفته‌ای که برای این تحقیق توسعه یافته‌اند، نویدهای قابل توجهی برای آینده مطالعات سیارات فراخورشیدی دارند. توانایی تفکیک سیگنال‌های ضعیف سیاره‌ای از ستارگان درخشان از نظر طیفی و بصری، گامی حیاتی به سوی مشخصه‌سازی دنیاهای کوچکتر و بالقوه سنگی، از جمله آن‌هایی که ممکن است شرایط مناسب برای حیات را در خود جای داده باشند، است. در حالی که مشاهده مستقیم و تجزیه و تحلیل طیفی یک سیاره فراخورشیدی شبیه زمین هنوز یک هدف دور از دسترس است، که احتمالاً دهه‌ها طول می‌کشد، این کشف راه را برای تلاش‌های آینده هموار می‌کند. هنگامی که آن روز فرا رسد، اخترشناسان آماده خواهند بود تا به دنبال نشانگرهای زیستی، مانند اکسیژن و ازون، در جو دنیاهای واقعاً شبیه به زمین بگردند و ما را به پاسخ این سوال که آیا ما در جهان تنها هستیم، نزدیک‌تر کنند.

خبرگزاری اخباری