باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی - دانشمندان آمریکایی اعلام کرده‌اند که تلسکوپ فضایی جیمز وب نتوانسته به لایه ضخیمی از مه که یک سیاره فراخورشیدی را پوشانده است، نفوذ کند و از کشف اسرار تشکیل آن جلوگیری کند.

این منظومه که با نام کپلر-۵۱ شناخته می‌شود، شامل چهار سیاره است که توسط تلسکوپ کپلر ناسا کشف شده‌اند. جذاب‌ترین آنها سه سیاره با نام‌های ۵۱ b، ۵۱ c و ۵۱ d هستند. این سیارات تقریباً هم اندازه زحل هستند، اما جرم آنها تنها ۵.۶ برابر زمین است (برای مقایسه، زحل ۹۵ برابر جرم زمین دارد). این به این معنی است که این سیارات از نظر اندازه بسیار بزرگ، اما فوق‌العاده سبک هستند.

جسیکا لیبر-رابرتز از دانشگاه تامپا در فلوریدا، که رهبری تیم تحقیقاتی را بر عهده داشت، می‌گوید: «این سیارات با چگالی فوق‌العاده کم نادر هستند و درک متعارف از چگونگی شکل‌گیری غول‌های گازی را به چالش می‌کشند. اگر توضیح چگونگی تشکیل یکی از آنها دشوار است، این منظومه سه سیاره دارد.»

برای درک اینکه چرا دانشمندان تا این حد گیج شده‌اند، باید به چگونگی شکل‌گیری سیاراتی مانند مشتری و زحل در منظومه شمسی نگاهی بیندازیم. این غول‌های گازی با هسته‌های بزرگ و متراکمی آغاز شدند که هر کدام جرمی ده برابر زمین دارند. این هسته‌ها ابتدا تشکیل شدند و سپس، از طریق گرانش خود، مقادیر عظیمی از گاز را از دیسک اطراف خورشید جذب کردند.

با این حال، در سیستم کپلر-۵۱، این فرآیند کاملاً متفاوت است. این سیارات هسته‌های بسیار کوچکی دارند، اما توسط چنان جو عظیمی احاطه شده‌اند که چگالی ترکیبی آنها با پشمک قابل مقایسه است. سوالی که دانشمندان را گیج کرده این است: چگونه این هسته‌های کوچک توانسته‌اند این مقدار گاز را جذب کنند؟

دانشمندان در تلاش برای درک منشأ این سیارات، در سال ۲۰۲۰ از تلسکوپ فضایی هابل برای مطالعه ترکیب شیمیایی جو این جهان‌ها که در فاصله ۲۶۱۵ سال نوری از زمین قرار دارند، از طریق تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی با استفاده از دوربین میدان گسترده ۳ تلسکوپ استفاده کردند.

تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی بر عبور یک سیاره از مقابل ستاره‌اش متکی است. وقتی نور ستاره از جو سیاره عبور می‌کند، مولکول‌ها طول موج‌های خاصی از این نور را جذب می‌کنند و یک اثر شیمیایی قابل خواندن از خود به جا می‌گذارند.

اما هابل چیزی ندید. هیچ اثری از هیچ مولکول یا واکنش شیمیایی پیدا نکرد. دانشمندان نتیجه گرفتند که یک لایه ضخیم از مه، سیاره را پوشانده و منظره را کاملاً مبهم کرده است.

اینجا بود که تلسکوپ فضایی جیمز وب، قدرتمندترین و پیشرفته‌ترین تلسکوپ، وارد عمل شد. دانشمندان از طیف‌سنج مادون قرمز نزدیک (NIRSpec) آن برای نفوذ به این مه در کپلر-۵۱ d در طول موج‌های بلندتر استفاده کردند. اما نتیجه یکسان بود: هیچ چیز، فقط مه.

سورات ماهدوان، نویسنده همکار از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، می‌گوید: "این مه بسیار شبیه به مهی است که در تیتان، بزرگترین قمر زحل، می‌بینیم که حاوی هیدروکربن‌هایی مانند متان است، اما در مقیاسی بسیار بزرگتر. به نظر می‌رسد کپلر-۵۱ d مقدار زیادی مه، تقریباً نصف شعاع زمین، دارد. 

این بدان معناست که مهی که کپلر-۵۱ d را احاطه کرده، متراکم‌ترین مهی است که تاکنون در هر سیاره فراخورشیدی مشاهده شده است.

بخشی از پاسخ ممکن است در سن این منظومه نهفته باشد. این منظومه تنها نیم میلیارد سال قدمت دارد، در مقایسه با منظومه شمسی ما که ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد، بسیار جوان است. از آنجا که این ستاره هنوز جوان است، بسیار فعال است و باد‌های ستاره‌ای آن دائماً گاز‌های بیرونی را از این سیارات دور می‌کنند.

دانشمندان می‌گویند اگر یک میلیارد سال به عقب نگاه کنیم، ممکن است متوجه شویم که بیشتر گاز اطراف این سیارات تبخیر شده و تنها هسته‌های کوچکی باقی مانده است. به عبارت دیگر، ممکن است این سیارات را در یک مرحله گذار ببینیم که از غول‌های گازی به سیارات سنگی کوچک تبدیل می‌شوند.

اما این توضیح کل معما را حل نمی‌کند. حتی اگر این سیارات در مرحله گذار باشند، چگونه با چنین چگالی کم و در چنین فاصله نزدیکی از ستاره خود تشکیل شده‌اند؟

با وجود عدم موفقیت در نفوذ به غبار کپلر-۵۱ d، تیم دیگری از دانشمندان در حال حاضر با استفاده از همان تکنیک در حال مطالعه سیاره همسایه کپلر-۵۱ b هستند. اگر آنها در مشاهده ترکیب جو آن موفق شوند، این سرنخ‌ها می‌توانند به درک خواهر و برادر‌های آن نیز کمک کنند.

یافته‌های این مطالعه در شماره ۱۶ مارس مجله نجوم منتشر شد.

منبع: Space.com