آبوهوای چنین سیارهای احتمالاً فراتر از حد تصور خواهد بود.
یک سیاره ابرزمین که در داخل و خارج از منطقه قابل سکونت ستاره خود حرکت میکند، در فاصله ۱۹.۷ سال نوری کشف شده است. این سیاره که با نام HD 20794d شناخته میشود، در بخشی از مدار خود از ستارهاش دورتر از مریخ نسبت به خورشید قرار میگیرد و در بخش دیگر، به اندازه زهره به ستارهاش نزدیک میشود. در هر مدار، این سیاره ابتدا از بیرون منطقه قابل سکونت، جایی که بسیار سرد و نامناسب برای آب مایع است، عبور کرده و وارد این منطقه میشود، سپس به لبه داخلی آن میرسد، جایی که برای مدت کوتاهی دما افزایش مییابد، و سپس مجدداً به سمت بیرون حرکت میکند.
این سیاره هدفی عالی برای نسل آینده تلسکوپها است تا جو آن را بررسی کنند و دانشمندان بتوانند حد نهایی قابلیت سکونت سیارات را آزمایش کنند. “درخشندگی و نزدیکی این سیاره، آن را به گزینهای ایدهآل برای تلسکوپهای آینده که مأموریتشان مشاهده مستقیم جو سیارات فراخورشیدی است، تبدیل میکند.” این گفته زاویر دوموسک از دانشگاه ژنو است که یکی از اعضای تیم کاشف این سیاره محسوب میشود.
HD 20794d جرمی ۶.۶ برابر زمین دارد و توسط ستارهشناسان با استفاده از طیفسنجهای ESPRESSO و HARPS در رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی کشف شد. این ابزارها با اندازهگیری سرعت شعاعی، میزان تکانخوردن ستاره به دلیل جاذبه سیارات اطراف را میسنجند. هرچه این تکان بیشتر باشد، جرم سیاره نیز بیشتر است. در واقع، این تکانهای ستاره بودند که حضور HD 20794d را آشکار کردند، چراکه تاکنون این سیاره بهطور مستقیم مشاهده نشده، تصویری از آن ثبت نگردیده و حتی در عبور از مقابل ستارهاش نیز دیده نشده است.
ستارهای که این سیاره به دور آن میگردد، با نام HD 20794 یا ۸۲ Eridani شناخته میشود و از نوع طیفی G6 است که کمی کمنورتر و کمجرمتر از خورشید ماست. این ستاره نسبتاً درخشان است و با قدر ۴.۳ در صورت فلکی رودخانه (Eridanus) قابل مشاهده است. این ویژگی باعث میشود HD 20794 از بسیاری دیگر از ستارگان میزبان سیارات فراخورشیدی که اغلب برای چشم غیرمسلح نامرئی هستند، متمایز شود.
به دلیل نزدیکی این سامانه، HD 20794 در دو دهه گذشته بهخوبی مورد بررسی قرار گرفته است، اما تاریخچهای پیچیده در مورد سیارات فراخورشیدی خود دارد. این سیاره به همراه دو سیاره ابرزمین دیگر، با نامهای b و c، به دور ستاره خود میگردد. این دو سیاره به ترتیب دارای دورههای مداری ۱۸.۳ و ۸۹.۶ روز هستند و در سال ۲۰۱۱ توسط ستارهشناسان ژنو، از جمله دوموسک، کشف شدند. در آن زمان، تیم تحقیقاتی شواهدی از وجود یک سیاره سوم با دوره مداری ۴۰ روز نیز پیدا کرد، اما بعدها مشخص شد که این یافته اشتباه بوده است. اکنون، پس از بررسیهای دقیق، سیاره سوم واقعی یعنی HD 20794d در دادهها نمایان شده است.
مایکل کرتینیه از دانشگاه آکسفورد، که پیشتر در ژنو فعالیت داشت، در این پژوهش نقش مهمی داشت. او الگوریتمی به نام YARARA توسعه داد که توانست سیگنال ضعیف سرعت شعاعی این سیاره را از میان نویز پسزمینه استخراج کند. این روش برای تأیید واقعی بودن HD 20794d بسیار حیاتی بود.
آنچه این سیاره را شگفتانگیزتر میکند، مدار غیرعادی آن است. یوهانس کپلر به ما آموخت که هیچ مداری کاملاً دایرهای نیست، اما اکثر سیارات دارای مداری نزدیک به دایره هستند. برخی از سیارات، با این حال، مدارهایی کشیدهتر دارند. این کشیدگی، که به برونمرکزی (eccentricity) معروف است، در مقیاسی از ۰ (دایره کامل) تا ۱ (مدار کاملاً بیضوی) اندازهگیری میشود. برای مثال، برونمرکزی مدار زمین ۰.۰۱۷، مریخ ۰.۰۵۵، و عطارد ۰.۲۰۶ است.
مدار HD 20794d با مقدار ۰.۴ کشیدهتر از مدار هر سیارهای در منظومه شمسی است. این سیاره هر ۶۴۷ روز یک بار به دور ستارهاش میگردد که ۴۰ روز کمتر از دوره مداری مریخ است. در دورترین نقطه، این سیاره ۲ واحد نجومی (۳۰۰ میلیون کیلومتر) از ستارهاش فاصله دارد، در حالی که در نزدیکترین فاصله، تا ۰.۷۵ واحد نجومی (۱۱۲ میلیون کیلومتر) به آن نزدیک میشود.
برای مقایسه، مریخ در لبه بیرونی منطقه قابل سکونت منظومه شمسی، بهطور متوسط در فاصله ۱.۵ واحد نجومی (۲۲۸ میلیون کیلومتر) از خورشید میچرخد، در حالی که زهره، در لبه داخلی این منطقه، در فاصله ۰.۷۲ واحد نجومی (۱۰۸ میلیون کیلومتر) از خورشید قرار دارد.
آبوهوای چنین دنیایی به طرز عجیبی متغیر خواهد بود. زمستانها طولانی و سخت خواهند بود و ممکن است حیات برای بقا در سیارهای که بیشتر زمان خود را در شرایط یخزده سپری میکند، دچار مشکل شود. سپس بهار فرا میرسد، یخها آب میشوند و پس از آن تابستانی کوتاه اما شدید آغاز میشود که در آن، اقیانوسها حتی ممکن است تبخیر شوند، اما مجدداً در پاییز بهصورت باران و در زمستان به شکل برف بازمیگردند. هنوز مشخص نیست که آیا حیات میتواند در چنین دنیای بیثباتی دوام بیاورد یا خیر.
در زمین، تغییر فصول به دلیل انحراف ۲۳.۴ درجهای محور گردش سیاره است؛ برای مثال، تابستان در نیمکره شمالی زمانی رخ میدهد که این نیمکره به سمت خورشید متمایل باشد. اما در HD 20794d، فصول بهجای اینکه وابسته به انحراف محوری باشند، به میزان پیشرفت آن در مدار کشیدهاش بستگی دارند. این موضوع، این سیاره را به جرمی بسیار استثنایی تبدیل کرده است.
منشأ این برونمرکزی شدید در گذشته دور این سیاره نهفته است. دوموسک به Space.com میگوید: “برونمرکزی سیارات، بازمانده تعاملات میان سیارات در مراحل اولیه تشکیل یک سامانه سیارهای است.” اگرچه دو سیاره دیگر (b و c) دارای مدارهای تقریباً دایرهای هستند، ممکن است چیزی در گذشته، مدار HD 20794d را مختل کرده باشد.
دوموسک میافزاید: “برای مثال، ممکن است یک سیاره غولپیکر در مراحل اولیه تشکیل سامانه وجود داشته باشد. این سیاره غولپیکر احتمالاً مدار سیاره d را تحت تأثیر قرار داده و سپس از سامانه بیرون رانده شده است.”
جزئیات این کشف هیجانانگیز در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.
