بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی جیمز وب در جدیدترین اکتشاف خود، از وجود متان و دی‌اکسیدکربن در جو یک سیاره فراخورشیدی خبر داد.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، پژوهش جدیدی که با «تلسکوپ فضایی جیمز وب» در مورد سیاره فراخورشیدی «K۲-۱۸ b» با جرم ۸.۶ برابر زمین انجام شده، وجود مولکول‌های حامل کربن از جمله متان و دی‌اکسید کربن را آشکار کرده است. این کشف جدید نشان می‌دهد K۲-۱۸ b می‌تواند یک سیاره فراخورشیدی موسوم به «سیاره هایسین»(Hycean planet) باشد. سیاره‌ هایسین، سیاره‌ای است که می‌تواند جوی غنی از هیدروژن و سطحی پوشیده از اقیانوس داشته باشد.

اولین اطلاعات در مورد ویژگی‌های جوی این سیاره، توسط تلسکوپ فضایی هابل رصد شد. سیارۀ K۲-۱۸ b به دور ستاره کوتوله خنک «K۲-۱۸» در کمربند حیات می‌چرخد و در فاصله ۱۲۰ سال نوری از زمین در صورت فلکی «شیر» قرار دارد. سیارات فراخورشیدی مانند K۲-۱۸ b که اندازه‌ای بین زمین و نپتون دارند، به هیچ جرمی در منظومه شمسی ما شبیه نیستند. فقدان سیارات مشابه به این معناست که این «زیرنپتون‌ها» به خوبی درک نشده‌اند و ماهیت جو آنها موضوع بحث‌ ستاره‌شناسان است.

این فرضیه که زیرنپتون K۲-۱۸ b می‌تواند یک سیاره فراخورشیدی هایسین باشد، جالب است زیرا برخی از ستاره‌شناسان معتقدند که این گونه سیاره‌ها محیط‌های امیدوارکننده‌ای برای جستجوی شواهد مبنی بر وجود حیات در سیارات فراخورشیدی هستند.

“نیکو مادوسودان” ستاره‌شناس «دانشگاه کمبریج» و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: یافته‌های ما بر اهمیت در نظر گرفتن محیط‌های قابل سکونت متنوع برای جستجوی حیات در مکان‌های دیگر تأکید می‌کنند. به طور سنتی، جستجوی حیات در سیارات فراخورشیدی عمدتا بر سیاره‌های سنگی کوچک‌تر متمرکز شده است اما سیاره‌های هایسین بزرگ‌تر، به طور قابل ‌توجهی برای مشاهدات جوی سودمند هستند.

فراوانی متان و دی‌اکسید کربن و کمبود آمونیاک، این فرضیه را تأیید می‌کند که احتمالا یک اقیانوس آب زیر جو غنی از هیدروژن K۲-۱۸ b وجود دارد. مشاهدات اولیه جیمز وب، امکان شناسایی مولکولی به نام «دی‌متیل سولفید»(DMS) را نیز فراهم کرد. در زمین، این مولکول فقط در اثر وجود حیات تولید می‌شود. بخش عمده‌ای از دی‌متیل سولفید موجود در جو زمین از فیتوپلانکتون محیط‌های دریایی منتشر می‌شود.

استنتاج دی‌متیل سولفید قوی‌تر است و نیاز به اعتبارسنجی بیشتری دارد. “مادوسودان” توضیح داد: «شاید مشاهدات آیندۀ جیمز وب بتوانند تأیید کنند که آیا واقعا سطوح قابل توجهی از دی‌متیل سولفید در جو این سیاره وجود دارد یا خیر.

اگرچه K۲-۱۸ b در کمربند حیات قرار دارد و اکنون به عنوان یک سیاره دارای مولکول‌های حاوی کربن شناخته شده، اما این بدان معنا نیست که این سیاره می‌تواند از حیات پشتیبانی کند. اندازۀ بزرگ این سیاره با شعاع ۲.۶ برابر شعاع زمین به این معناست که درون سیاره احتمالا مانند نپتون شامل یک گوشته بزرگ از یخ پرفشار است اما جو نازک‌تر غنی از هیدروژن و اقیانوس دارد. پیش‌بینی می‌شود که این نوع سیاره‌ها دارای اقیانوس‌هایی از آب باشند اما این امکان نیز وجود دارد که اقیانوس بیش از اندازه گرم باشد که بتوان آن را قابل سکونت در نظر گرفت.

“سابهاجیت سرکار” پژوهشگر «دانشگاه کاردیف» و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: اگرچه این نوع سیاره در منظومه شمسی ما وجود ندارد اما زیرنپتون‌ها رایج‌ترین نوع سیاره‌ای هستند که تاکنون در کهکشان شناخته شده است. ما دقیق‌ترین طیف یک زیرنپتون را در کمربند حیات به دست آورده‌ایم که تا به امروز شناخته شده است و این کار به ما امکان داد تا مولکول‌های موجود در جو آن را بررسی کنیم.

مشخص کردن جو سیارات فراخورشیدی مانند K۲-۱۸ b که به معنای شناسایی گازها و شرایط فیزیکی آنهاست، یک حوزه بسیار فعال در ستاره‌شناسی به شمار می‌رود. در هر حال، درخشش این سیارات به معنای واقعی کلمه از تابش خیره‌کننده ستاره‌های مادر بسیار بزرگ‌تر آنها فراتر می‌رود و کاوش در جو سیارات فراخورشیدی را چالش‌برانگیز می‌کند.

این گروه پژوهشی با تجزیه‌وتحلیل نور ستاره مادر K۲-۱۸ b هنگام عبور از جو سیاره فراخورشیدی، از این چالش عبور کردند. سیاره K۲-۱۸ b یک سیاره فراخورشیدی در حال گذر است؛ به این معنی که ما می‌توانیم افت درخشش را هنگام عبور از مقابل ستاره میزبانش تشخیص دهیم. این سیاره فراخورشیدی با کمک همین روش، اولین‌بار در سال ۲۰۱۵ طی مأموریت «K۲» ناسا کشف شد. این بدان معناست که در طول گذر، بخش کوچکی از نور ستاره پیش از رسیدن به تلسکوپ‌هایی مانند جیمز وب، از جو سیاره فراخورشیدی عبور می‌کند. عبور نور ستارگان از جو سیاره فراخورشیدی، آثاری را به جا می‌گذارد که ستاره‌شناسان می‌توانند آنها را با هم ترکیب کنند تا گازهای جو سیاره فراخورشیدی را بشناسند.

مادوسودهان گفت: این نتیجه تنها به دلیل گستره طول موج و حساسیت بی‌سابقه جیمز وب امکان‌پذیر بود. این تلسکوپ، امکان شناسایی ویژگی‌های طیفی را تنها با دو گذر فراهم کرد. برای مقایسه می‌توان گفت که یک مشاهده با جیمز وب، دقت قابل مقایسه با هشت رصد هابل را داشت که طی چند سال و در یک محدوده طول موج نسبتا باریک انجام شده بودند.

“ساواس کنستانتینو” پژوهشگر دانشگاه کمبریج و از اعضای این گروه پژوهشی گفت: «این نتایج حاصل تنها دو اکتشاف در مورد K۲-۱۸ b هستند و تعداد بیشتری از این گونه اکتشافات در راه است. این بدان معناست که پژوهش ما فقط یک نمایش اولیه از آن چیزی است که جیمز وب می‌تواند در سیارات فراخورشیدی کمربند حیات مشاهده کند.»

این گروه پژوهشی در نظر دارند تحقیقات بعدی را با طیف‌نگار «دستگاه فروسرخ میانی»(MIRI) تلسکوپ جیمز وب انجام دهند. آنها امیدوارند که این دستگاه بتواند یافته‌های آنها را تأیید کند و اطلاعات جدیدی را در مورد شرایط محیطی K۲-۱۸ b ارائه دهد.

مادهوسودان گفت: «هدف نهایی ما شناسایی حیات در یک سیاره فراخورشیدی قابل سکونت است که درک ما را پیرامون جایگاه خود در جهان تغییر می‌دهد. یافته‌های ما یک گام امیدوارکننده به سوی درک عمیق‌تر سیاره‌های هایسین است.» جزئیات بیشتر این پژوهش در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: NASA