تلسکوپ جیمز وب جو سیاره فراخورشیدی را نشان می دهد که قبلاً دیده نشده بود
مشاهدات جدید WASP-39 b یک مولکول را که قبلاً هرگز دیده نشده بود در جو یک سیاره دی اکسید گوگرد و جزئیات دیگر نشان می دهد.
مشاهدات جدید WASP-39 b یک مولکول را که قبلاً هرگز دیده نشده بود در جو یک سیاره دی اکسید گوگرد و جزئیات دیگر نشان می دهد.
مجموعه ابزارهای بسیار حساس این تلسکوپ بر روی اتمسفر “زحل داغ” – سیاره ای به جرم زحل که به دور ستاره ای در فاصله 700 سال نوری از ما می چرخد - به نام WASP-39 b آموزش دیده اند. در حالی که JWST و سایر تلسکوپهای فضایی، از جمله هابل و اسپیتزر، قبلاً اجزای جدا شده از جو این سیاره در حال جوش را نشان دادهاند، خوانشهای جدید فهرست کاملی از اتمها، مولکولها و حتی نشانههایی از شیمی فعال و ابرها را ارائه میدهند.
مرسدس لوپز مورالس، اخترشناس مرکز اخترفیزیک می گوید: وضوح سیگنال های تعدادی از مولکول های مختلف در داده ها قابل توجه است. هاروارد و اسمیتسونیان و یکی از دانشمندانی که به نتایج جدید کمک کردند.
لوپز مورالس میافزاید: «ما پیشبینی میکردیم که تعداد زیادی از این سیگنالها را ببینیم، اما با این حال، وقتی برای اولین بار دادهها را دیدم، شگفتزده شدم.
آخرین دادهها همچنین نشان میدهند که این ابرهای سیاره فراخورشیدی ممکن است از نزدیک چگونه به نظر برسند: شکسته شده، نه یک پتوی یکنواخت روی سیاره.
دانشمندان امیدوار بودند این یافته ها توانایی JWST برای انجام طیف وسیعی از مطالعات سیارات فراخورشیدی – سیارات اطراف ستاره های دیگر – را به خوبی نشان دهد. این شامل مطالعه اتمسفر سیارات سنگی کوچکتر مانند سیارات TRAPPIST-1 است.
ناتالی باتالا، ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز، که به هماهنگی کمک کرد، گفت: «ما سیاره فراخورشیدی را با ابزارهای متعددی مشاهده کردیم که با هم طیف وسیعی از طیف مادون قرمز و مجموعهای از اثرانگشتهای شیمیایی غیرقابل دسترس برای JWST را فراهم میکنند. مطالعه جدید . . “داده هایی مانند این یک تغییر دهنده بازی است.”
مجموعه یافتهها در مجموعهای از پنج مقاله تحقیقاتی ارائهشده جدید که در وبسایت preprint arXiv موجود است، به تفصیل آمده است. در میان اکتشافات بیسابقه، اولین کشف دیاکسید گوگرد در جو سیاره فراخورشیدی است، مولکولی که توسط واکنشهای شیمیایی ایجاد شده توسط نور پرانرژی ستاره مادر این سیاره ایجاد میشود. در زمین، لایه محافظ اوزون در بالای جو به روشی مشابه ایجاد می شود.
دایانا پاول، عضو ناسا هابل، ستاره شناس مرکز اخترفیزیک و یکی از اعضای اصلی تیمی که دی اکسید گوگرد را کشف کرد، گفت: “کشف شگفت انگیز دی اکسید گوگرد در نهایت تایید می کند که فتوشیمی آب و هوای “زحل داغ” را شکل می دهد. . آب و هوای زمین نیز توسط فتوشیمی شکل میگیرد، بنابراین سیاره ما بیشتر از آنچه قبلاً میدانستیم با «زحل داغ» مشترک است!»
جیا آدامز، دانشجوی فارغ التحصیل هاروارد و محقق در مرکز اخترفیزیک، داده هایی را که سیگنال دی اکسید گوگرد را تایید می کرد، تجزیه و تحلیل کرد.
آدامز می گوید: “به عنوان یک محقق اولیه در زمینه جو سیارات فراخورشیدی، بسیار هیجان انگیز است که بخشی از کشفی مانند این باشیم.” فرآیند تجزیه و تحلیل این داده ها جادویی به نظر می رسد. ما در داده های اولیه اشاراتی از این ویژگی دیدیم، اما این ابزار با دقت بالاتر به وضوح امضای SO2 را آشکار کرد و به ما کمک کرد تا معما را حل کنیم.
با دمای تخمینی 1600 درجه فارنهایت و جوی متشکل از هیدروژن، WASP-39 b قابل سکونت نیست. این سیاره فراخورشیدی با زحل و مشتری با جرمی مشابه زحل اما اندازه کلی آن به اندازه مشتری مقایسه شده است. اما کار جدید راه را برای یافتن شواهدی از حیات بالقوه در یک سیاره قابل سکونت نشان می دهد.
نزدیکی این سیاره به ستاره میزبان خود – هشت برابر نزدیکتر از عطارد به خورشید ما – همچنین آن را به آزمایشگاهی برای مطالعه اثرات تابش ستارگان میزبان بر روی سیارات فراخورشیدی تبدیل کرده است. درک بهتر رابطه ستاره-سیاره باید به درک عمیق تری از چگونگی ایجاد انواع سیارات مشاهده شده در کهکشان توسط این فرآیندها منجر شود.
سایر اجزای جوی که توسط JWST شناسایی شده اند عبارتند از سدیم، پتاسیم و بخار آب، تایید مشاهدات قبلی از فضا و تلسکوپ های زمینی، و همچنین کشف ویژگی های آبی اضافی در طول موج های طولانی تر که قبلا دیده نشده بود.
JWST همچنین دی اکسید کربن را با وضوح بالاتر مشاهده کرد که دو برابر داده های گزارش شده توسط مشاهدات قبلی ارائه می کرد. در همین حال، مونوکسید کربن شناسایی شد، اما نشانههای آشکاری از متان و سولفید هیدروژن در دادهها وجود نداشت. در صورت وجود، این مولکولها در سطوح بسیار پایین یافت میشوند، یافتهای مهم برای دانشمندانی که فهرستی از شیمی سیارات فراخورشیدی را برای درک بهتر شکلگیری و تکامل این جهانهای دور انجام میدهند.
گرفتن چنین طیف وسیعی از جو WASP-39 b یک تلاش علمی بود زیرا یک تیم بین المللی صدها داده تجزیه و تحلیل شده مستقل از چهار حالت ابزار دقیق کالیبره شده JWST را جمع آوری کرد. آنها سپس مقایسههای دقیقی از یافتههای خود انجام دادند و حتی نتایج علمیتری را به دست آوردند.
JWST جهان را در نور مادون قرمز، در انتهای قرمز طیف نور فراتر از آنچه چشم انسان می بیند، می بیند. که به تلسکوپ اجازه می دهد تا اثر انگشت شیمیایی را که در نور مرئی قابل تشخیص نیست، بگیرد.
هر یک از این سه ساز حتی نسخه ای از “IR” را به نام خود دارند: NIRSpec، NIRCam و NIRISS.
برای دیدن نور WASP-39 b، JWST سیاره را هنگام عبور از مقابل ستاره خود ردیابی کرد و به نور ستاره اجازه داد تا در جو سیاره فیلتر شود. انواع مختلف مواد شیمیایی موجود در جو رنگ های مختلف طیف نور ستاره را جذب می کنند، بنابراین رنگ هایی که وجود ندارند به ستاره شناسان می گوید که کدام مولکول ها وجود دارند.
با تحلیل دقیق جو یک سیاره فراخورشیدی، ابزار JWST بسیار فراتر از انتظارات دانشمندان عمل کرده است – و نوید مرحله جدیدی از تحقیقات در میان طیف گسترده ای از سیارات فراخورشیدی کهکشان را می دهد.
لوپز مورالس می گوید: “من مشتاقانه منتظرم تا ببینم چه چیزی در جو سیارات کوچک زمینی می یابیم.”