تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا سیارهای فراخورشیدی به نام PSR J2322-2650b را مشاهده کرده است. این سیاره فراخورشیدی به دور یک ستاره نوترونی بسیار سریعالچرخش میگردد. اما عجیبترین ویژگی این سیاره، ترکیب غیرمعمول جو آن است؛ جوی که عمدتاً از کربن مولکولی و هلیوم تشکیل شده است.
ستارهشناسان سالهاست که در جستجوی نشانههایی از حیات در خارج از منظومه شمسی هستند. این جستجوها تاکنون به کشف نزدیک به شش هزار سیاره فراخورشیدی منجر شده است. سیارههای فراخورشیدی، سیارههایی هستند که به دور ستارگانی غیر از خورشید گردش میکنند. با وجود این تعداد زیاد از سیارههای کشفشده، هیچیک از آنها ویژگیهایی مشابه PSR J2322-2650b ندارند. این سیاره تنها نمونه شناختهشدهای است که از برخی جهات به مشتریهای داغ شباهت دارد، اما به جای گردش به دور یک ستاره معمولی، به دور یک تپاختر یا همان پالسار میچرخد.
پالسارها بقایای ستارگان عظیمی هستند که پس از انفجار ابرنواختری به ستارههای نوترونی تبدیل شدهاند. این اجرام فوقالعاده چگال با سرعت بسیار زیادی به دور خود میچرخند و پرتوهای قدرتمندی از تابش الکترومغناطیسی را به فضا ارسال میکنند. هنگامی که این پرتوها در مسیر زمین قرار میگیرند، به صورت پالسهای منظم مشاهده میشوند و به همین دلیل به آنها تپاختر گفته میشود. وجود یک سیاره در مدار چنین جرم خشن و پرانرژیای از همان ابتدا پدیدهای غیرمعمول به شمار میرود.
یکی دیگر از ویژگیهای عجیب PSR J2322-2650b شکل ظاهری آن است. برخلاف بسیاری از سیارهها که تقریباً کروی هستند، این سیاره شکلی شبیه لیمو دارد. علت این شکل غیرعادی، نیروی گرانشی بسیار شدید تپاختری است که سیاره به دور آن میگردد. این نیروی گرانشی باعث میشود بخشهایی از سیاره بیشتر کشیده شوند و در نتیجه شکل آن از حالت کروی کامل خارج شود. دانشمندان معتقدند که این تغییر شکل ناشی از نیروهای کشندی بسیار شدیدی است که میان سیاره و ستاره نوترونی وجود دارد.
فاصله این سیاره از جرم مرکزی خود نیز بسیار جالب توجه است. PSR J2322-2650b تنها حدود یک میلیون مایل از تپاختر میزبانش فاصله دارد. برای درک بهتر این موضوع میتوان آن را با فاصله زمین تا خورشید مقایسه کرد. زمین تقریباً ۱۰۰ میلیون مایل از خورشید فاصله دارد. بنابراین این سیاره حدود صد برابر به جرم مرکزی خود نزدیکتر از فاصله زمین تا خورشید است. چنین فاصله اندکی باعث میشود که سیاره به شدت در معرض تابشهای پرانرژی قرار گیرد.
نزدیکی فوقالعاده زیاد این سیاره به تپاختر موجب میشود که تابشهای ساطعشده از ستاره نوترونی به طور مستقیم و بسیار شدید به سطح و جو آن برخورد کنند. این میزان تابش آنقدر زیاد است که دمای سیاره را به سطوح بسیار بالایی میرساند. بر اساس برآوردهای دانشمندان، دمای این سیاره بین ۱۲۰۰ تا ۳۷۰۰ درجه فارنهایت متغیر است. این محدوده دمایی معادل حدود ۶۵۰ تا بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد است. در چنین دماهایی بسیاری از مواد شیمیایی دچار تغییرات شدید میشوند و ترکیبات مولکولی پیچیده معمولاً پایداری خود را از دست میدهند.
اما شگفتانگیزترین ویژگی این جهان عجیب، ترکیب شیمیایی جو آن است. بررسیهای انجامشده با استفاده از تلسکوپ جیمز وب نشان دادهاند که جو این سیاره عمدتاً از هلیوم و کربن مولکولی تشکیل شده است. وجود هلیوم در جو برخی سیارهها چندان غیرمنتظره نیست، اما حضور مقدار قابلتوجهی از کربن مولکولی در چنین محیط داغی دانشمندان را متحیر کرده است.
در شرایط دمایی بسیار بالا، معمولاً انتظار میرود که اتمهای کربن با عناصر دیگر ترکیب شوند و مولکولهای پیچیدهتر یا ترکیبات متفاوتی را به وجود آورند. به بیان دیگر، در چنین محیطی وجود کربن مولکولی آزاد چندان پایدار به نظر نمیرسد. به همین دلیل کشف این ماده در جو PSR J2322-2650b با بسیاری از پیشبینیهای نظری درباره رفتار مواد در دماهای بالا سازگار نیست.
این کشف از آن جهت اهمیت بیشتری پیدا میکند که ستارهشناسان تاکنون ترکیب شیمیایی جو حدود ۱۵۰ سیاره را، چه در منظومه شمسی و چه در خارج از آن، مورد مطالعه قرار دادهاند. در میان تمام این سیارهها، PSR J2322-2650b تنها موردی است که وجود کربن مولکولی در جو آن به طور قابل تشخیص مشاهده شده است. این موضوع باعث شده است که این سیاره به یکی از مرموزترین و غیرعادیترین جهانهای شناختهشده تبدیل شود.
وجود چنین جوی پرسشهای فراوانی را درباره منشأ و نحوه شکلگیری این سیاره مطرح کرده است. نظریههای فعلی شکلگیری سیارهها معمولاً بر پایه فرآیندهایی بنا شدهاند که در اطراف ستارگان عادی رخ میدهند. اما شرایط اطراف یک تپاختر بسیار متفاوت است. انفجار ابرنواختری که منجر به تشکیل ستاره نوترونی میشود، محیط اطراف را به شدت دگرگون میکند و بسیاری از مواد موجود را پراکنده یا نابود میسازد. از این رو، توضیح اینکه چگونه سیارهای با چنین ویژگیهایی توانسته شکل بگیرد یا حتی پس از تشکیل زنده بماند، بسیار دشوار است.
برخی دانشمندان احتمال میدهند که این سیاره در گذشته جرمی متفاوت بوده و سپس تحت تأثیر تابشها و نیروهای شدید تپاختر دچار تغییرات اساسی شده است. گروهی دیگر معتقدند ممکن است بقایای مواد بهجامانده از انفجار ستاره اولیه در تشکیل این سیاره نقش داشته باشند. با این حال، هیچیک از این فرضیهها هنوز نتوانستهاند به طور کامل ویژگیهای مشاهدهشده را توضیح دهند.
همین مسئله باعث شده است که پژوهشگران اعلام کنند PSR J2322-2650b تقریباً تمام سازوکارهای شناختهشده شکلگیری سیارهها را به چالش میکشد. به عبارت دیگر، این سیاره با ویژگیهای منحصربهفرد خود نشان میدهد که هنوز دانش بشر درباره تنوع جهانهای فراخورشیدی کامل نیست و ممکن است انواع بسیار عجیبتری از سیارهها در کهکشان وجود داشته باشند که تاکنون کشف نشدهاند.
کشف این سیاره همچنین نشاندهنده توانایی فوقالعاده تلسکوپ فضایی جیمز وب در مطالعه جو سیارههای دوردست است. این تلسکوپ با حساسیت بسیار بالا میتواند ترکیبات شیمیایی موجود در جو سیارهها را شناسایی کند و اطلاعاتی ارزشمند درباره ساختار، دما و تاریخچه آنها در اختیار دانشمندان قرار دهد. هر کشف جدید از این نوع میتواند درک ما را از فرآیندهای تشکیل سیارهها، تکامل سامانههای ستارهای و حتی احتمال وجود شرایط مناسب برای حیات در نقاط دیگر کیهان گسترش دهد.
نتایج این پژوهش در نشریه علمی Astrophysical Journal Letters منتشر شده است. انتشار این مطالعه توجه گسترده جامعه علمی را به خود جلب کرده، زیرا PSR J2322-2650b نه تنها یکی از عجیبترین سیارههای شناختهشده محسوب میشود، بلکه میتواند سرنخهای مهمی درباره فرآیندهای ناشناخته شکلگیری سیارهها ارائه دهد. دانشمندان امیدوارند که با انجام رصدهای بیشتر و مطالعه دقیقتر این جرم اسرارآمیز، بتوانند منشأ واقعی جو غیرعادی آن را کشف کنند و توضیح دهند که چگونه سیارهای با چنین ویژگیهای منحصربهفردی در یکی از خشنترین محیطهای کیهانی شکل گرفته است.
