آیا اینطوری مشتری داغ می شود

وقتی به سیارات نوع مشتری فکر می کنیم، معمولاً جهان های عظیم پوشیده از ابر را تصور می کنیم که دور از ستارگانشان می چرخند. این فاصله باعث می‌شود گازهای فرار آنها از گرمای ستاره‌ای تبخیر نشوند، مشابه آنچه در منظومه شمسی با آن آشنا هستیم. بنابراین، چرا بسیاری از سیارات فراخورشیدی معروف به ‘مشتری داغ’ در مداری بسیار نزدیک به ستارگان خود می چرخند؟ این سؤالی است که اخترشناسان در حین مطالعه بیشتر از این جهان های افراطی می پرسند.

به نظر می رسد که مشتری های داغ در واقع زندگی را تا این حد نزدیک آغاز نمی کنند. در عوض، آنها بسیار دورتر از ستاره های خود در سحابی پیش سیاره ای شکل می گیرند. این منجر به این سؤال می شود: چگونه آنها به داخل مهاجرت کردند؟ پاسخ از طرف جامعه علوم سیاره ای «ما مطمئن نیستیم» بوده است. با این حال، اخترشناسان MIT، دانشگاه ایالتی پن، و مجموعه‌ای از مؤسسات دیگر فکر می‌کنند که به پاسخ بهتری دست یافته‌اند. آن‌ها یک «پیش‌ساز» داغ مشتری پیدا کرده‌اند. این یک نسخه نوجوان از دنیای جووین است که به آرامی از سرد به گرم تبدیل می شود. سرنخ ها در مدار آن نهفته است و ممکن است بینشی در مورد چگونگی تکامل سیارات دیگر ارائه دهد.

معرفی مشتری داغ اولیه

این دنیای جدید TIC 241249530 b نام دارد و در فاصله ۱۱۰۰ سال نوری از ما قرار دارد. به جای اینکه ستاره خود را در یک مدار بیضی شکل تقریبا دایره ای بچرخاند (مشتری ما به دور خورشید می چرخد)، این ستاره در یک مدار بسیار بیضی شکل قرار دارد. این مسیر له شده ‘تخم مرغی شکل’ آن را به ستاره خود بسیار نزدیک می کند (مثلاً ۱۰ برابر نزدیکتر از مدار عطارد. سپس به فاصله ای نزدیک می شود که زمین از خورشید فاصله دارد. نه تنها این یک مدار عجیب و غریب است. اما این مسیر عجیب‌تر می‌شود، یعنی جهت حرکت آن برخلاف چرخش ستاره است.

هم مدار به شدت بیضوی و هم مسیر رتروگراد به دانشمندان سیاره‌شناسی می‌گویند که دنیای مشتری‌مانند سابقاً «خنک» در حال تبدیل شدن به یکی از آن مشتری‌های داغ است. حال، اگر این به اندازه کافی عجیب نباشد، ستاره ای که سیاره در حال گردش است در واقع یک ستاره دوتایی است. یعنی یک همراه ستاره ای دارد. با گذشت زمان، فعل و انفعالات متوالی بین دو مدار – سیاره و ستاره آن – سیاره را مجبور می کند تا هر چه بیشتر به ستاره خود نزدیک شود. این باعث می شود که مدار بیضی شکل آن به مداری محکم تر و دایره ای تر تغییر کند. این حدود یک میلیارد سال طول می کشد و در آن زمان است که این سیاره به طور کامل به مشتری داغ تبدیل می شود.

مشتری های داغ چگونه با نظریه شکل گیری منطبق می شوند

نظریه استاندارد در مورد تشکیل سیارات معمولاً مستلزم این است که جهان های سنگی نسبت به غول های گازی و یخی نزدیکتر به ستاره های خود شکل بگیرند. این به این دلیل است که گرمای ستاره تازه متولد شده، گازهای «فرار» مانند هیدروژن را از سیارات تازه تشکیل شده تبخیر می کند. جهان‌هایی که دارای مقدار زیادی از این مواد فرار هستند، معمولاً در جایی شکل می‌گیرند که خنک‌تر است و آن گازها تبخیر نمی‌شوند.

بنابراین، آیا این دنیای جدید در آن نظریه می گنجد؟ به گفته سارا میلهولند از MIT، این کار را می کند. Millholland گفت: ‘این سیاره جدید از این نظریه پشتیبانی می کند که مهاجرت با گریز از مرکز بالا باید بخشی از مشتری های داغ را تشکیل دهد.’ ما فکر می کنیم که وقتی این سیاره شکل گرفت، دنیای سردی بود. و به دلیل دینامیک مداری چشمگیر، در حدود یک میلیارد سال دیگر به مشتری داغ با دمای چندین هزار کلوین تبدیل خواهد شد. بنابراین این یک تغییر بزرگ از جایی است که شروع شد.

بنابراین، این مشتری داغ (و بسیاری از موارد دیگر که در بررسی سیارات فراخورشیدی دیده می‌شوند) دورتر از ستاره‌اش شروع شد. سپس، از طریق فعل و انفعالات مداری، نزدیک‌تر می‌شود. این ممکن است به خوبی بسیاری از مشتری های داغ دیده شده در اکتشافات سیارات فراخورشیدی را توضیح دهد.

شبیه سازی رقص های مداری

اسمادار نائوز، پروفسور فیزیک و نجوم در دانشگاه می‌گوید: «درحال‌حرکت گرفتن این اجداد داغ مشتری در حالی که دوره‌های فوق‌العاده عجیب و غریب خود را پشت سر می‌گذارند واقعاً سخت است، بنابراین یافتن سیستمی که تحت این فرآیند قرار می‌گیرد بسیار هیجان‌انگیز است. دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس، که در این مطالعه شرکت نداشت. من معتقدم که این کشف دری را برای درک عمیق‌تر پیکربندی تولد منظومه فراسیاره‌ای باز می‌کند.»

البته، ردیابی تغییرات در مدار سیارات فراخورشیدی می تواند زمان زیادی طول بکشد، بنابراین Millholland و همکارانش شبیه سازی های کامپیوتری را اجرا کردند. آن‌ها به آن‌ها اجازه دادند تا مدل کنند که این مشتری داغ خاص چگونه می‌توانست تکامل یافته باشد. مشاهدات این تیم، همراه با شبیه‌سازی‌هایشان از تکامل سیاره، از این نظریه حمایت می‌کند که مشتری‌های داغ می‌توانند از طریق مهاجرت با گریز از مرکز بالا شکل بگیرند، فرآیندی که طی آن یک سیاره به تدریج از طریق تغییرات شدید در مدارش در طول زمان به مکان خود می‌رود.

میلهولند گفت: «نه تنها از این، بلکه از مطالعات آماری دیگر نیز مشخص است که مهاجرت با گریز از مرکز بالا باید بخشی از مشتری های داغ را به خود اختصاص دهد. این سیستم نشان می‌دهد که سیارات فراخورشیدی چقدر می‌توانند بسیار متنوع باشند. آن‌ها جهان‌های مرموز دیگری هستند که می‌توانند مدارهای وحشی داشته باشند که داستانی از چگونگی رسیدن آنها به آن مسیر و رفتن به کجا دارند. برای این سیاره، هنوز سفر خود را به پایان نرسانده است.»