تلسکوپ فضایی جیمز وب در جستجوی «جواهرات»

ستاره‌شناسان به دنبال ابرهای ساخته شده از کانی‌ها و فلزات تبخیر شده در سیارات فراخورشیدی دوردست هستند و در این راه از تلسکوپ فضایی جیمز وب کمک می‌گیرند.

به گزارش هفت‌گرد و به نقل از اسپیس، تلسکوپ فضایی جیمز وب قرار است توجه خود را به اتمسفر سیاره‌های فراخورشیدی مملو از سنگ‌های تبخیر شده و بلورهایی مانند کرندوم و پروسکایت که تشکیل‌دهنده جواهرات روی زمین هستند، معطوف کند.

سیاره‌های مشتری داغ، که غول‌های گازی بسیار نزدیک به ستاره‌های خود هستند، به قدری داغ می‌شوند که عناصر سنگی، مواد معدنی و فلزات در آنها به صورت بخار وارد اتمسفر می‌شود.

تیفانی کاتاریا(Tiffany Kataria)، دانشمند سیارات فراخورشیدی در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، در بیانیه‌ای گفت: روی زمین، بسیاری از این مواد معدنی به صورت جواهرات وجود دارند و یک زمین شناس آنها را به‌صورت سنگ مطالعه می‌کند، اما همین جواهرات می‌توانند ابرهای سیارات فراخورشیدی را تشکیل دهند.

چنین کانی‌هایی پیش از این نیز در جو سیارات فراخورشیدی کشف شده بودند. در سال ۲۰۱۷، ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ(VLT) در رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی، وجود اکسید تیتانیوم را در جو مشتری داغی به نام “WASP-۱۹b” شناسایی کردند. سه سال بعد، تلسکوپ وی‌ال‌تی بخار آهن را در سمت رو به خورشید مشتری داغی به نام “WASP-۷۶b” مشاهده کرد.

بسیاری از مشتری‌های داغ از نظر جزر و مدی قفل هستند یعنی همیشه نیمکره یکسانی از آنها رو به ستاره میزبان‌شان قرار دارد، این موضوع منجر به گرم شدن بسیار زیاد آنها می‌شود. در مورد سیاره “WASP-۷۶b”، دمای هوا در بخش رو به خورشید به ۴۰۰۰ درجه فارنهایت(۲۲۰۰ درجه سانتیگراد) می‌رسد و سمت تاریک این سیاره تنها ۲۷۰۰ درجه فارنهایت(۱۵۰۰ درجه سانتیگراد) دما دارد، اما به اندازه کافی خنک است که آهن در اتمسفر متراکم شود و به صورت بارانی از فلز مذاب روی سطح سیاره بریزد.

پیش از این، این عناصر و مواد معدنی در اتمسفر سیارات فراخورشیدی شناسایی شده بودند. اکنون، وضوح بالای تلسکوپ فضایی وب قادر خواهد بود مستقیماً این کانی‌ها را به عنوان ابر تشخیص دهد و ترکیب آنها را با استفاده از طیف سنجی اندازه‌گیری کند.

کاتاریا می‌گوید: ابرها موارد زیادی در مورد ترکیبات شیمیایی موجود در جو به ما می‌گویند.

به‌عنوان مثال، در سیاره “WASP-۱۹b”، اکسید تیتانیوم گرما را جذب می‌کند و باعث وارونگی دما می‌شود که در آن جو بالای سیاره گرم‌تر از جو پایین‌تر است، جایی که معمولا وقوع پدیده‌ای معکوس آن انتظار می‌رود.

جیمز وب تاکنون اتمسفر سیارات فراخورشیدی را مشاهده کرده است و ابرهایی از آب را در جو سیاره فراخورشیدی “WASP-۹۶b” شناسایی کرده که دانشمندان تصور می‌کردند اصلاً ابری ندارد. در طول اولین سال از مشاهدات خود، وب به بررسی جو بسیاری از سیارات فراخورشیدی دیگر خواهد پرداخت.

کاتاریا خود در تعدادی از پروژه‌ها مشارکت دارد، از جمله در پروژه‌ای برای توصیف جو مشتری بسیار داغ “WASP-۱۲۱b”، که ۸۵۰ سال نوری از ما فاصله دارد.

یکی دیگر از پروژه‌های کاتاریا با جیمز وب رصد مشتری داغ “HD ۸۰۶۰۶b” است که در فاصله ۲۹۰ سال نوری از زمین قرار دارد و در مداری بسیار غیرعادی قرار دارد که ‌آن را تا ۲.۸ میلیون مایل (۴.۵ میلیون کیلومتر) به ستاره میزبان نزدیک و تا ۸۱ مایل(۱۳۱ میلیون کیلومتر) از آن دور می‌کند. بنابراین، دمای سیاره “HD ۸۰۶۰۶b” از ۹۳۰ درجه فارنهایت(۵۰۰ درجه سانتیگراد) به ۲۲۰۰ درجه فارنهایت(۱۲۰۰ درجه سانتیگراد) در عرض چند ساعت افزایش می‌یابد. مدل‌های رایانه‌ای طوفان‌های شدید و بادهایی با سرعت ۱۵ برابر صوت را برای این سیاره پیش‌بینی می‌کنند. کاتاریا امیدوار است که جیمز وب بتواند این رویدادها را رصد کند.

در نهایت، کاتاریا پروژه‌ای را به همراه برایان کیلپاتریک(Kilpatrick) از موسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور برای ایجاد “نقشه‌های سه بعدی گرفتگی”(۳D eclipse maps) از سیاره فراخورشیدی “HD ۱۸۹۷۳۳b” با ابزار مادون قرمز میانی جیمز وب رهبری می‌کند. نقشه کسوف زمانی ساخته می‌شود که سیاره‌ای پشت ستاره خود حرکت کند. دانشمندان می‌توانند از آن برای ترسیم جو سیاره استفاده کنند

این سیاره فراخورشیدی که ۶۴.۵ سال نوری از زمین فاصله دارد، در سال ۲۰۰۵ کشف شد و از آن زمان به یکی از بهترین مشتری‌های داغ مورد مطالعه تبدیل شده است. چندین پروژه دیگر نیز “HD ۱۸۹۷۳۳b” را با استفاده از جیمز وب مشاهده خواهند کرد که از جمله آنها می‌توان به تلاش برای انجام یک بررسی عمیق در مورد ترکیبات مولکولی جو سیاره و تعیین ترکیب ابرهای موجود در آن، و همچنین تلاش برای جستجوی ذرات معلق مواد معدنی تبخیر شده در جو اشاره کرد.

جو سیارات فراخورشیدی کوچک‌تر و سنگی نیز توسط تلسکوپ وب مورد بررسی قرار خواهد گرفت. محققان ترکیبات اتمسفر سیاره “۵۵ Cancri e” که یک ابر زمین با جرم هشت برابر سیاره ما است را اندازه‌گیری خواهند کرد. دانشمندان همچنین امیدوارند بتوانند تعیین کنند که آیا هوای این سیاره به اندازه کافی گرم است که از آسمان آن گدازه ببارد یا خیر.