این سیاره که جرمش از مشتری بیشتر است، با سرعتی بیشتر از عطارد به دور خورشید، به دور ستاره‌اش می‌گردد. سرنوشت آن تنها سه حالت ممکن دارد و هیچ‌کدام برای سیاره خوش‌یمن نیست.
این یافته در مقاله‌ای تازه در ژورنال اخترفیزیک با عنوان «تحلیل فروپاشی مداری سیاره TOI-2109b: محدودیت‌های کشندی و بررسی زمان‌سنجی عبور» منتشر شده است. نویسندهٔ اصلی این تحقیق، دکتر “خایمه آلوارادو-مونتس”، پژوهشگر دانشگاه مک‌کواری در سیدنی استرالیاست.
سیارهٔ فراخورشیدی TOI-2109b به دور ستاره‌ای از نوع F، در فاصله‌ای حدود ۸۷۰ سال نوری از زمین می‌گردد. این سیاره حدود ۵ برابر مشتری جرم دارد و تنها در ۱۶ ساعت یک دور کامل به دور ستاره‌اش می‌زند. این یعنی سیاره به شکل غیرعادی نزدیک به ستاره‌اش قرار دارد.
دکتر آلوارادو-مونتس در بیانیه‌ای گفت:
برای درک بهتر موضوع باید بدانید که عطارد با اینکه ۶۰۰۰ برابر سبک‌تر از مشتری است، اما برای یک دور گردش به دور خورشید به ۸۸ روز زمان نیاز دارد. حال تصور کنید سیاره‌ای با این جرم بالا، تنها در ۱۶ ساعت به دور ستاره‌اش می‌گردد. این یعنی با سیاره‌ای بسیار نزدیک به ستاره طرف هستیم.
بر اساس داده‌های ۱۴ ساله از تلسکوپ‌های فضایی TESS و CHEOPS، به‌همراه مشاهدات زمینی، پژوهشگران دریافتند که مدار این سیاره در حال فروپاشی آهسته اما قابل اندازه‌گیری است. تحلیل‌ها نشان می‌دهد که در سه سال آینده، دورهٔ گردش مداری آن دست‌کم ۱۰ ثانیه کوتاه‌تر خواهد شد؛ یعنی سیاره وارد یک “مارپیچ مرگ” به سوی ستاره‌اش شده است و همین ویژگی آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مطالعهٔ بیشتر تبدیل می‌کند.
این شکل، پراکندگی سیاراتی شبیه به «مشتری‌های با مدار فوق‌کوتاه» (USP-J) را نشان می‌دهد که دورهٔ مداری آن‌ها کمتر از یک روز زمینی است. رنگ‌ها نشان‌دهندهٔ دمای تعادلی آن‌ها هستند.
اعتبار تصویر: آلوارادو-مونتس و همکاران، ۲۰۲۵، ژورنال اخترفیزیک (ApJ)
به گفتهٔ نویسندگان، از آنجا که مدت گردش مداری این سیاره کوتاه‌تر از دورهٔ چرخش ستاره است، TOI-2109b نمونه‌ای عالی برای بررسی فرآیند «فروپاشی مداری» ناشی از گشتاور کشندی است. در این فرآیند، سیاره برجستگی‌هایی کشندی روی ستاره ایجاد می‌کند و چون از این برآمدگی‌ها جلوتر است، آن‌ها را با خود می‌کشد. این کار باعث انتقال تکانه زاویه‌ای از مدار سیاره به چرخش ستاره می‌شود، در نتیجه ستاره سریع‌تر می‌چرخد و سیاره بیشتر به درون کشیده می‌شود.
اکنون که مدار این سیاره در حال کوچک شدن است، سه سناریو ممکن پیش روست:
- عبور از “حد روش”، که در آن گرانش ستاره بر گرانش خود سیاره غلبه کرده و آن را تکه‌تکه می‌کند.
- سقوط مستقیم به درون ستاره و نابودی در آتشی سوزان.
- و شاید جالب‌ترین احتمال: از دست رفتن جو غول‌آسای آن و باقی‌ماندن یک هستهٔ سنگی.
اعتبار تصویر: آلوارادو-مونتس و همکاران، ۲۰۲۵، ژورنال اخترفیزیک (ApJ)
اگر سناریوی سوم رخ دهد، ممکن است توضیحی برای منشأ برخی سیارات سنگی فراخورشیدی باشد؛ یعنی این اجرام در واقع هسته‌های برهنهٔ مشتری‌های گازیِ از بین‌رفته هستند.
دکتر آلوارادو-مونتس می‌گوید:
این سیاره و شرایط منحصربه‌فردش می‌تواند به ما در فهم پدیده‌هایی کمک کند که تاکنون توضیح روشنی برایشان نداشتیم. شاید این سرگذشتِ بسیاری از منظومه‌های دیگر را نیز روشن کند.
به گفتهٔ پژوهشگران، TOI-2109b از بین دوازده سیارهٔ فراخورشیدی معروف با مدارهای فوق‌کوتاه (USP-J) یکی از بهترین نامزدها برای مطالعهٔ فروپاشی مداری است، چون هم کوتاه‌ترین مدار را دارد و هم میزبانش پرجرم‌ترین ستاره در این دسته است.
اما برخی پیچیدگی‌ها ممکن است تحلیل‌ها را دشوارتر کنند. یکی از آن‌ها پدیده‌ای نادر به‌نام «جدایی هسته از پوشش» در ستاره‌هاست؛ وضعیتی که در آن، هسته و پوشش ستاره با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخند. این وضعیت ممکن است هنگام ریختن مواد سیاره روی ستاره رخ دهد و بر امضای فروپاشی مداری تأثیر بگذارد.
همچنین کارایی کشندهای ستاره‌ای در این فرآیند نامشخص است. برای ستارگان نوع F (مانند TOI-2109)، ممکن است این اثرها آنقدر قوی نباشند که به فروپاشی سریع‌تری منجر شوند. سن دقیق ستاره نیز بر این تحلیل تأثیر دارد، و از آنجا که سن TOI-2109 هنوز با عدم‌قطعیت روبه‌روست، پیش‌بینی‌های نظری هم دشوار شده است.
پژوهشگران دو حالت را بررسی کردند: یکی با فرض ستاره‌ای جوان و دیگری با فرض ستاره‌ای پیر. نتیجه نشان داد که ستارهٔ پیر، باعث فروپاشی مداری سریع‌تری می‌شود. در حالی که اگر ستاره جوان باشد، سیاره پایداری بیشتری خواهد داشت.
با این حال، برخی از داده‌های مربوط به TOI-2109b هنوز مبهم‌اند. زمان‌های عبور از میانهٔ دیسک ستاره دقیق نیست و همین باعث دشواری در پیش‌بینی دقیق آیندهٔ مدار می‌شود. بنابراین پژوهشگران تأکید دارند که برای بررسی بیشتر، داده‌های نوری و طیفی جدیدی مورد نیاز است.
اعتبار تصویر: ESA/Hubble و ناسا، با مجوز CC BY 4.0.
آن‌ها قصد دارند در سال‌های آینده این سامانه را زیر نظر داشته باشند. با مشاهدهٔ روند سقوط تدریجی این سیاره، شاید بتوانند پرده از رازهای بیشتری بردارند. هرچند که این نوع سیارات نادرند و تنها حدود ۰.۵٪ احتمال رخ دادن دارند، اما می‌توانند نکات بسیار مهمی در اختیار ما بگذارند.
نویسندگان در پایان می‌نویسند:
از مشتری‌های داغِ موقتی گرفته تا آن‌هایی که به‌طور شگفت‌انگیزی آب در جو خود دارند، سیارات مدار فوق‌کوتاه از افراطی‌ترین سامانه‌های سیاره‌ای به‌شمار می‌روند و درس‌هایی که از آن‌ها می‌آموزیم ممکن است پیامدهایی ژرف داشته باشد. حتی ممکن است برخی سیارات سنگی‌ای که تاکنون یافته‌ایم، بقایای همین غول‌های گازی باشند که بیش از حد به ستارهٔ خود نزدیک شده‌اند.
