یافتن سیاره‌ای به اندازه زمین: آیا در شرف نابودی هستیم؟

این همان چیزی است که یک مطالعه اخیر در مجله AAS پذیرفته شده است که امیدوار است به آن بپردازد زیرا یک تیم بین المللی متشکل از بیش از ۵۰ محقق سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین با دوره مداری تنها ۵.۷ ساعت را بررسی کردند که به عنوان سیارات فراخورشیدی ‘فوق کوتاه مدت’ (USP) شناخته می شود. که در نهایت می تواند چیزی را تجربه کند که به عنوان اختلال جزر و مد شناخته می شود، که منجر به بلعیدن آن توسط ستاره اش می شود. این مطالعه پتانسیل کمک به محققان را برای درک بهتر فرآیندهای مسئول این امر و همچنین ادامه به چالش کشیدن درک ما از معماری های فراسیاره ای دارد.

در اینجا، Universe Today درباره این تحقیق شگفت انگیز با دکتر فی دای، که دستیار ستاره شناس در موسسه نجوم در دانشگاه هاوایی و نویسنده اصلی این مطالعه است، در مورد انگیزه پشت این مطالعه، نتایج قابل توجه، و پتانسیل های بعدی بحث می کند. مطالعات بعدی، اهمیت این سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین، و اینکه آیا این می تواند در منظومه شمسی خودمان رخ دهد یا خیر. بنابراین، انگیزه این مطالعه چه بوده است؟

دکتر دای به یونیورس تودی می‌گوید: “اختلال جزر و مد می‌تواند سرنوشت احتمالی سیاره‌های سنگی باشد.” او به مطالعه‌ای که در مارس ۲۰۲۴ در نشریه نیچر منتشر شده و او یکی از نویسندگان آن بوده اشاره می‌کند و درباره اختلال جزر و مد صحبت می‌کند، مطالعه‌ای که آن‌قدر عمیق بود که روی جلد این نشریه قرار گرفت. “به نظر می‌رسد حدود ۱۰ درصد از ستاره‌های مشابه خورشید ممکن است سیاره‌های سنگی خود را بلعیده باشند. سیستم TOI-6255 بهترین نمونه برای این رویدادهای بلعیده شدن سیاره‌هاست. اختلال جزر و مد در سیاره‌های سنگی به ما این امکان را می‌دهد که ترکیب درونی آن‌ها را بررسی کنیم و با زمین مقایسه کنیم.”

برای این مطالعه، محققان TOI-6255 b را تجزیه و تحلیل کردند که شعاع آن ۱.۰۸ برابر و جرم آن ۱.۴۴ برابر زمین است و در فاصله کمی بیش از ۲۰.۴ پارسک (۶۵.۲ سال نوری) از زمین قرار دارد. با این حال، در حالی که اندازه این سیاره نویدبخش حیات است، مدار ۵.۷ ساعته TOI-6255 b نه تنها باعث می‌شود این سیاره فراخورشیدی برای حیات آن‌طور که ما می‌دانیم بسیار داغ باشد، بلکه به این معنی است که مدار آن به‌طور خطرناکی آن را به آنچه که به عنوان محدودیت روچ شناخته می‌شود، نزدیک می‌کند. این فاصله‌ای است که یک جسم کوچکتر می‌تواند به دور یک جسم بزرگ‌تر بچرخد تا زمانی که گرانش جسم بزرگ‌تر، جسم کوچکتر را تکه‌تکه کند. TOI-6255 b همچنین اختلال جزر و مدی را تجربه می‌کند که یک اتفاق رایج در سراسر کیهان، از جمله سیاهچاله‌ها است. بنابراین، مهم‌ترین نتایج مطالعه چه بوده است؟

دکتر دای به Universe Today می‌گوید: این سیاره در ۴۰۰ میلیون سال آینده به دلیل جزر و مد محکوم به شکست است که در مقیاس کیهانی زمان کوتاهی محسوب می‌شود (در مقایسه با ۱۳ میلیارد سال). همچنین این سیاره از نظر جزر و مد به شکل فوتبالی تغییر شکل داده است (۱۰ درصد انحراف از شکل کره)، در حالی که اعوجاج جزر و مد زمین به واسطه ماه تنها 1e-7 [0.0000001] است.

در مورد مطالعات بعدی احتمالی، محققان خاطرنشان می‌کنند که آرزوی انجام آن با تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا را ​​دارند، دکتر دای به Universe Today می‌گوید: «مطالعه منحنی فاز مداری این سیاره می‌تواند تأیید کند که واقعاً اعوجاج جزر و مدی دارد. ما می دانیم که منحنی فاز برای یک سیاره کروی باید چگونه باشد، سیاره ای که به طور جزر و مدی منحرف شده است، انحراف شدیدی از آن دارد. ما همچنین می‌توانیم ببینیم که آیا سطح سیاره توسط حوضچه گدازه پوشیده شده است، همانطور که در سیاره‌ای به این گرمی انتظار می‌رود.»

USP ها سیاره های فراخورشیدی هستند که مدار آنها کمتر از یک روز و جرم آنها کمتر از ۲ برابر زمین است. در حالی که جالب است، تنها حدود ۱۰۰ USP با یک مطالعه در سال ۲۰۱۴ کشف شده است که تقریباً ۰.۵ درصد در اطراف ستارگان خورشید مانند وجود دارد و یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ در مورد ترکیب عمده آنها (یعنی جرم هسته آهنی و گوشته آن) بحث می کند. همانطور که اشاره شد، با توجه به مدار بسیار کوتاه آنها، این دنیاها به احتمال زیاد برای حیات بسیار داغ هستند، همانطور که ما می دانیم وجود دارد، و همراه با USP ها ‘مشتری های داغ’ آشنا هستند که تنها در چند روز به دور ستاره های خود می چرخند و اخترشناسان جمعیت آنها را تخمین می زنند.

در صدها همانطور که از نام آنها به معنای واقعی کلمه مشخص است، این دنیاها سیارات گازی به اندازه مشتری یا بزرگتر هستند و همچنین به طور بالقوه برای حیات آنطور که ما می دانیم بسیار داغ هستند. اما اهمیت سیاره TOI-6255 b به اندازه زمین در مقابل سیاره ای به اندازه مشتری یا بزرگتر چیست؟

دکتر دای به Universe Today می‌گوید: «سیارات مشابه زمین به احتمال زیاد صخره‌ای هستند، یعنی بیشتر از هسته آهنی و گوشته سیلیکات ساخته شده‌اند. آنها به ما نشان می دهند که سیارات زمینی در سایر منظومه های سیاره ای از چه ساخته شده اند. سیارات به اندازه مشتری مطمئناً توسط اتمسفر غلیظ هیدروژن و هلیوم پوشیده شده اند.سیاراتی به اندازه مشتری بعید است که دارای حیات باشند.

در حالی که قرار نیست TOI-6255 b تا ۴۰۰ میلیون سال دیگر جدا شود، تماشای تکه تکه شدن هر سیاره فراخورشیدی توسط ستاره میزبانش می تواند بینش مهمی در مورد ترکیبات بیرونی و درونی سیاره ارائه دهد، بنابراین به ما کمک می کند شباهت های بین سیارات فراخورشیدی را بهتر درک کنیم. سیارات درون منظومه شمسی خودمان این جهان‌های منحصربه‌فرد و مدارهای بسیار تنگ آن‌ها درک ما از معماری منظومه شمسی را در سراسر کهکشان راه شیری به چالش کشیده‌اند، زیرا عطارد نزدیک‌ترین سیاره به خورشید ما است و هنوز ۸۸ روز طول می‌کشد تا یک مدار به دور خود کامل شود.

در حال حاضر، یک شباهت بین منظومه شمسی ما و منظومه‌های فراسیاره‌ای، محدودیت روشه است. با این حال، این مطالعه همچنین بر اختلال جزر و مدی تمرکز دارد که از نظر فیزیکی TOI-6255 b را تحریف می کند، با دکتر دای در بالا ذکر شد که ‘اختلال جزر و مد می تواند سرنوشت بالقوه سیارات سنگی باشد’. بنابراین، احتمال وقوع اختلال جزر و مد برای سیارات سنگی منظومه شمسی چقدر است و چرا؟

دکتر دای به Universe Today می گوید: اختلال جزر و مدی سیارات در منظومه شمسی ما حداقل است. با این حال، تصور می‌شود که حلقه‌های زحل از اختلال جزر و مدی ماهواره‌های اطراف زحل سرچشمه می‌گیرند. نیروهای جزر و مدی به شدت به جدایی مداری وابسته هستند، فقط اجرام با کوتاه ترین دوره مداری جزر و مد قابل توجهی را تجربه می کنند.

ستاره شناسان در سال ها و دهه های آینده چه اکتشافات جدیدی در مورد اختلال جزر و مد در جهان هایی به اندازه زمین خواهند داشت؟ فقط زمان مشخص خواهد کرد و به همین دلیل است که ما علم داریم!

مثل همیشه، به علم ادامه دهید و به جستجو ادامه دهید!