“ما ۱۰ سال منتظر بودیم تا تأیید کنیم که عملکرد دقیق و تنظیم‌شده تلسکوپ به ما امکان مشاهده سیاره‌های درونی را نیز می‌دهد. حالا نتایج به دست آمده و می‌توانیم تحقیقات علمی جالبی انجام دهیم.”
اخترشناسان اعلام کردند که تلسکوپ فضایی جیمز وب برای اولین بار موفق به ثبت تصاویر مستقیمی از گاز دی‌اکسید کربن در یک سیاره فراخورشیدی شده است. این یافته‌ها هم توانایی فوق‌العاده تلسکوپ در تصویربرداری مستقیم را نشان می‌دهد و هم اطلاعات ارزشمندی درباره نحوه شکل‌گیری سیارات در منظومه شمسی و سراسر کیهان ارائه می‌کند.
مشاهدات اخیر تلسکوپ جیمز وب بر روی سامانه HR 8799 متمرکز بود، سامانه‌ای که از چهار سیاره تشکیل شده و حدود ۱۳۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. مطالعات قبلی نشان داده بودند که این چهار سیاره جرم بیشتری نسبت به مشتری دارند و مدارهای آن‌ها دوره‌هایی بین چند دهه تا چند قرن دارند.
این سامانه به دلیل جوانی‌اش مدت‌ها مورد توجه اخترشناسانی بوده است که در زمینه شکل‌گیری سیارات تحقیق می‌کنند. سن این سیارات تنها ۳۰ میلیون سال است و همچنان گرمای باقی‌مانده از زمان شکل‌گیری خود را تابش می‌کنند، که تلسکوپ جیمز وب توانسته با مشاهده در طول موج‌های خاص، جزئیات گازها و دیگر ویژگی‌های جوّ آن‌ها را شناسایی کند.
گاز دی‌اکسید کربن تازه کشف‌شده در یکی از این سیارات به نام HR 8799 e نشان می‌دهد که مقدار زیادی فلزات سنگین در جوّ آن وجود دارد. این یافته‌ها با نظریه “ساخت از پایین به بالا” که یکی از نظریه‌های پیشرو در شکل‌گیری سیارات است، هم‌خوانی دارد. بر اساس این نظریه، سیارات طی میلیون‌ها سال از تجمع ذرات گاز و غبار در دیسک‌های اطراف ستاره‌های جوان شکل می‌گیرند، مشابه فرآیندی که منجر به شکل‌گیری سیارات منظومه شمسی شده است.
با این حال، تحقیقات اخیر شواهدی ارائه کرده‌اند که نشان می‌دهد مواد سیاره‌ساز می‌توانند به‌سرعت فروپاشیده و به یک سیاره عظیم تبدیل شوند. این امر نشان می‌دهد که احتمالاً بیش از یک روش برای تشکیل سیارات وجود دارد و این فرآیند پیچیده‌تر از آن چیزی است که اخترشناسان تصور می‌کردند. بررسی این‌که کدام فرآیند در میان سیارات فراخورشیدی رایج‌تر است، می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا انواع سیاراتی را که در منظومه‌های دوردست کشف می‌کنند، بهتر درک کنند.
ویلیام بالمر، اخترشناس دانشگاه جانز هاپکینز در مریلند و سرپرست این مطالعه جدید، در بیانیه‌ای گفت:
“امید ما از انجام چنین تحقیقاتی این است که منظومه شمسی، حیات و خودمان را در مقایسه با سایر سامانه‌های سیاره‌ای درک کنیم. ما می‌خواهیم از دیگر منظومه‌های سیاره‌ای عکس بگیریم و ببینیم که آن‌ها چقدر شبیه یا متفاوت از منظومه ما هستند. از این طریق، می‌توانیم بفهمیم که منظومه شمسی ما چقدر عجیب یا عادی است.”
مشاهدات تلسکوپ جیمز وب نشان داد که سیارات HR 8799 مقادیر بیشتری از عناصر سنگین دارند و این نشان می‌دهد که احتمالاً به روشی مشابه مشتری و زحل در منظومه شمسی شکل گرفته‌اند.
علاوه بر این، تلسکوپ جیمز وب نور فروسرخ منتشرشده از درونی‌ترین سیاره این سامانه، یعنی HR 8799 e را شناسایی کرد. این یافته‌ها که در مجله Astrophysical Journal منتشر شده‌اند، توانایی تلسکوپ در مشاهده سیارات کم‌نور که در نزدیکی ستاره‌های بسیار درخشان قرار دارند را برجسته می‌کند. این موضوع اهمیت زیادی دارد، زیرا تاکنون تنها تعداد کمی از سیارات فراخورشیدی به‌طور مستقیم تصویربرداری شده‌اند، چرا که نور شدید ستاره‌های میزبان معمولاً آن‌ها را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد.
رمی سومر از مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی، که قبلاً مسئول عملیات کورونوگرافی تلسکوپ جیمز وب بود، گفت:
“ما ۱۰ سال منتظر بودیم تا تأیید کنیم که عملکرد دقیق و تنظیم‌شده تلسکوپ به ما امکان مشاهده سیارات درونی را نیز می‌دهد. حالا نتایج به دست آمده و می‌توانیم تحقیقات علمی جالبی انجام دهیم.”
تلسکوپ جیمز وب همچنین سیستم ستاره‌ای ۵۱ Eridani را که ۹۷ سال نوری از زمین فاصله دارد، تصویربرداری کرده است. این تلسکوپ توانست سیاره‌ای به نام ۵۱ Eridani b را مستقیماً مشاهده کند؛ سیاره‌ای خنک و جوان که در فاصله‌ای حدود ۱۱ میلیارد مایل (۱۷.۷ میلیارد کیلومتر) از ستاره میزبان خود قرار دارد، فاصله‌ای معادل مدار نپتون یا زحل در منظومه شمسی.
سومر و همکارانش قصد دارند در مشاهدات آینده، از کورونوگراف‌های تلسکوپ جیمز وب برای تحلیل ترکیب شیمیایی تعداد بیشتری از سیارات فراخورشیدی غول‌پیکر استفاده کنند و آن‌ها را با مدل‌های نظری مختلف مقایسه کنند.
علاوه بر این، این مشاهدات راه را برای مطالعات دقیق‌تر باز می‌کند که می‌توانند تعیین کنند آیا اجرام فراخورشیدی کاندیدا واقعاً سیارات غول‌پیکر هستند یا اجرامی مانند کوتوله‌های قهوه‌ای که شبیه ستاره‌ها شکل می‌گیرند اما جرم کافی برای همجوشی هسته‌ای ندارند. ماهیت این اجرام می‌تواند نقش مهمی در تعیین قابلیت سکونت در منظومه‌های سیاره‌ای ایفا کند.
بالمر در این زمینه گفت:
“اگر این سیارات غول‌پیکر مانند توپ‌های بولینگ در منظومه‌های سیاره‌ای عمل کنند، ممکن است یا باعث تخریب و آشفتگی شوند یا از سیاراتی مانند زمین محافظت کنند یا هر دو اثر را به‌طور هم‌زمان داشته باشند.”
وی افزود:
“درک نحوه تشکیل این سیارات گامی اساسی برای فهمیدن شکل‌گیری، بقا و قابلیت سکونت سیاراتی مانند زمین در آینده است.”
مطالعه جدید درباره سیاره ۵۱ Eridani b و HR 8799 e، شامل مشاهدات تلسکوپ جیمز وب، امروز در The Astrophysical Journal منتشر شد.
