تصاویر مستقیمی که از یک سیاره گازی فراخورشیدی در مدار ستارهای به نام YSES-1 گرفته شده، ابرهایی از شنهای ریز را نشان میدهد که در ارتفاعات بالای جو آن در حال شناور بودن هستند. جالبتر اینکه، مشاهدات مشابه از سیارهای دیگر در همان منظومه نشان میدهند که این سیاره با دیسکی چرخان و بزرگ احاطه شده که سرشار از “الیوین” است؛ معدنی که روی زمین میتواند به سنگ قیمتی “پریدوت” تبدیل شود.
کیلان هوخ، اخترفیزیکدان و نویسندهی اصلی این پژوهش از مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی، به سایت ScienceAlert گفت:
«همه چیز در این نتایج هیجانانگیز است. این مشاهدات منحصر بهفرد بودند چون با ابزار NIRSpec تلسکوپ جیمز وب توانستیم دو سیاره را همزمان رصد کنیم؛ بهاصطلاح “دو تا به قیمت یکی”!»
سیارات بیرون از منظومه شمسی همچنان از اسرارآمیزترین اجرام کیهانی هستند.
مشاهدهی مستقیم آنها بسیار دشوار است، چون فاصلهشان زیاد و اندازهشان کوچک و کمنور است، درحالیکه درخشش شدید ستارههای میزبان آنها را پنهان میکند.
از حدود ۶ هزار سیاره فراخورشیدی کشفشده تا به امروز، تنها حدود ۸۰ تای آنها مستقیماً دیده شدهاند.
در حالی که از تغییرات نوری ستارهها میتوان اطلاعاتی دربارهی سیارات به دست آورد، اما دریافت مستقیم نور خود سیارهها اطلاعاتی بسیار دقیقتر ارائه میدهد — کاری که فقط با ابزارهای بسیار پیشرفته ممکن است.
سامانهی YSES-1 فقط ۳۰۶ سال نوری با ما فاصله دارد و دو سیاره دارد:
YSES-1b که نزدیکتر است (با فاصلهای حدود ۱۶۰ واحد نجومی) و YSES-1c که دورتر است (۳۲۰ واحد نجومی).
YSES-1c حدود ۶ برابر جرم مشتری را دارد، درحالیکه YSES-1b حدود ۱۴ برابر سنگینتر از مشتری است و در مرز میان سیارات و کوتولههای قهوهای قرار دارد.
پیش از این هم از این منظومه مشاهداتی انجام شده بود، اما ابزارهای قبلی قدرت کافی برای تشخیص ویژگیهای دقیق جوی آنها را نداشتند — تا اینکه نوبت به JWST رسید.
هوخ توضیح داد:
«با ابزار NIRSpec روی جیمز وب میتوانیم از هزاران طول موج مختلف بهصورت همزمان تصویربرداری کنیم. این تصاویر سپس به طیف نوری تبدیل میشوند — یعنی نور گرمایی که خود سیاره ساطع میکند. وقتی این نور از جو سیاره عبور میکند، مولکولهای موجود در جو مقداری از آن را جذب میکنند و باعث کاهش روشنایی در طولموجهایی خاص میشوند. این همان چیزی است که به ما میگوید جو سیارات از چه موادی تشکیل شده است.»
نتیجه چه بود؟
دقیقترین دادههای طیفی که تاکنون از یک سامانهی چندسیارهای بهدست آمده. پژوهشگران در هر دو سیاره ردپای آب، مونوکسید کربن، دیاکسید کربن و متان را یافتند — موادی که در جو بسیاری از سیارات متداول هستند. اما تفاوتهای آنها بسیار جالبتر بود.
در مورد YSES-1c، طیف نوری نشاندهندهی حضور ذرات سیلیکاتی در جو بود. مدلسازی دادههای آزمایشگاهی نشان میدهد که این ذرات ممکن است حاوی آهن نیز باشند، که از دل ابرها به بیرون باریده میشود.
اما در YSES-1b چنین طیفی مشاهده نشد. در عوض، نشانههایی از دانههای ریز الیوین در دیسکی اطراف این سیاره دیده شد.
الیوین معدنی است که در شرایط آتشفشانی روی زمین شکل میگیرد و در صورت خلوص بالا به پریدوت تبدیل میشود. این ماده در شهابسنگها هم وجود دارد، یعنی در محیطهای سنگ مذاب بهراحتی تشکیل میشود.
اما حضور آن بهشکل غبار در اطراف YSES-1b عجیب است؛ چون غبارها معمولاً ظرف ۵ میلیون سال تهنشین میشوند، درحالیکه سن این سامانه حدود ۱۶.۷ میلیون سال برآورد شده. یکی از توضیحات ممکن، برخوردی تصادفی میان اجرام اطراف این سیاره است — و شاید این تصاویر در لحظهای بسیار خوشاقبال ثبت شدهاند.
هوخ میگوید:
«ما انتظار داشتیم که در جو YSES-1c ابرهایی ببینیم، چون از نظر طیفی انتظار چنین چیزی میرفت. اما شکل طیفیای که دیدیم، کاملاً متفاوت با چیزی بود که قبلاً در کوتولههای قهوهای دیده بودیم. همچنین اصلاً انتظار نداشتیم که نشانهای از دیسک در اطراف YSES-1b ببینیم. این کاملاً غافلگیرکننده بود.»
مثل همهی مشاهدات بزرگ اخترفیزیکی، این نتایج هم بهاندازهی پاسخها، پرسشهای جدیدی به همراه آوردهاند.
دیسک اطراف YSES-1b یکی از آنهاست. هنوز چیز زیادی دربارهی جو سیارات فراخورشیدی یا مدت زمان شکلگیری آنها نمیدانیم. مطالعات مستقیم دیگر میتواند به پر کردن این شکافهای علمی کمک کند.
هوخ در پایان گفت:
«برای من این یافته از این جهت هیجانانگیز است که تیم پژوهش ما را دانشمندان جوان تشکیل دادهاند. من دانشجوی دکتری بودم وقتی برای استفاده از JWST برای مشاهدهی این سامانه پیشنهاد دادم — زمانی که JWST هنوز پرتاب نشده بود و اصلاً برای رصد سیارات فراخورشیدی طراحی نشده بود. پنج نویسندهی اول مقاله از سال اول دکتری تا پسادکترا هستند. من فکر میکنم این موضوع اهمیت حمایت از پژوهشگران جوان را به خوبی نشان میدهد، و این برای من جذابترین بخش ماجراست.»