بیگ بنگ: سیاره WASP-12b یکی از جالب‌ترین سیارات فراخورشیدی است که می‌شناسیم. این سیارۀ فوق‌العاده سیاه که دور یک ستاره‌ی کوتوله زرد کمی بزرگتر از خورشید می‌چرخد، 1410 سال نوری از ما فاصله دارد. این سیاره به عنوان یک «مشتری داغ» شناخته می‌شود – یک سیاره فراخورشیدی غول گازی با جرم و اندازه‌ی مشابه با مشتری، که بسیار به ستاره‌ مادری خود نزدیک است.

به گزارش بیگ بنگ، این سیاره هرگز در امن‌ترین موقعیت قرار نداشته است. این سیاره فراخورشیدی غول گازی با یک دوره‌ی مداری بیش از یک روز، به قدری به ستارۀ خود نزدیک است که جریان مداومی از مواد به دور از جو آن به بیرون پرتاب می‌شوند. اما مرگ آن لزوماً با انفجار ستاره‌ای رخ نخواهد داد. مشاهدات دقیق نشان می‌دهد که این یک مدار در حال زوال است. و بر اساس تحقیقات جدید، این مدار کمی سریع‌تر از آنچه در ابتدا تصور می‌کردیم در حال فروپاشی است.

سیارۀ WASP-12b بجای تخمین 3.25 میلیون سالی که در ابتدا تخمین زده شده بود، طی 2.9 میلیون سال به پایان آتشین خود می‌رسد. طبق مدل‌های کنونیِ سیاره‌های، مشتری‌‌ داغ از نظر فنی نباید وجود داشته باشند. یک غول گازی نمی‌تواند آنقدر در نزدیکی یک ستاره تشکیل شود زیرا گرانش، تابش و بادهای شدید ستاره‌ای باید مانع از جمع شدن گاز شوند. اما آنها وجود دارند – چند صد مورد در داده‌های سیاره‌‌های فراخورشیدی، شناسایی شده است.

مشتری‌های داغ که در نزدیکیِ ستارۀ خود تشکیل می‌شوند جزوِ سیارات فراخورشیدی هستند که بیشتر از بقیه تحت مطالعه قرار گرفته‌اند زیرا آنها می‌توانند اطلاعات زیادی در مورد فعل و انفعالات جزر و مدی بین یک سیاره و یک ستاره به ما بدهند. سیاره WASP-12b از نزدیکترین مشتری‌های داغ به ستاره‌ خود است. پس از بررسی‌های اخترشناسان این سیاره در سال 2008 کشف شد، مدار کوتاه آن نشان می‌دهد که می‌توانیم بسیاری از گذرها را مشاهده کنیم. این زمانی است که یک سیاره فراخورشیدی از میان ما و ستاره عبور می‌کند و باعث می‌شود که نور ستاره کمی کم شود.

در سال 2017 محققان متوجه چیز عجیبی در مورد گذرهای این سیاره شدند. آنها بر اساس اندازه‌گیری‌های قبلیِ دوره‌ی مداری، تنها در کسری از ثانیه، اتفاق افتادند. این تغییر زمانی ِ جزئی، ممکن است نتیجه‌ی تغییر جهت مدارِ سیاره فراخورشیدی باشد، بنابراین تیمی از اخترشناسان به سرپرستی “ساموئل یی” از دانشگاه پرینستون تصمیم گرفتند هنگام عبور این سیاره از کنار ستارۀ خود، نه تنها “گذرها”، بلکه “پنهان شدن این سیاره در پشت ستارۀ مادری‌اش را نیز از نزدیک با دقت بررسی کنند. اگر WASP-12b در حال تغییر جهت می‌بود، این پنهان شدن باید کمی به تأخیر می‌افتاد.

یک گذر باعث کم نور شدن ستاره می‌شود. یک “پنهان شدن” باعث تاریکی حتی بیشتری می‌شود. علت این است که سیاره فراخورشیدی که گرما و نور ستاره را منعکس می‌کند، اگر پشت ستاره نباشد، به روشنایی کلی سیستم می‌افزاید. سیاره WASP-12b از لحاظ نوری بسیار تاریک است و 94 درصد از کل نوری که به آن تابیده می‌شود را جذب می‌کند و باعث می‌شود که از آسفالت سیاه‌تر شود.

اخترشناسان معتقدند که علت این است که سیاره فراخورشیدی بسیار گرم است. در دمای 2600 درجه سانتیگراد در سمت روز، مولکول‌های هیدروژن به هیدروژن اتمی تجزیه می‌شوند و باعث می‌شوند جو آن مانند یک ستاره‌ی کم جرم رفتار کند. اما به دلیل اینکه بسیار گرم است، در نور فروسرخ می‌درخشد.

تیم یی با استفاده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر تلاش کردند تا این پنهان شدن را مشاهده کنند. اگرچه آنها ستارۀ WASP 12 را برای 16 دوره‌ی مداری مشاهده کردند، اما فقط موفق به یافتن چهار پنهان شدن ضعیف در داده‌ها شدند. هر چند این تعداد کافی بود. این پنهان شدن‌ها را می‌توان با گذرها انطباق داد … و محققان دریافتند که این پنهان شدن‌ها با سرعت بیشتری اتفاق می‌افتند – همسو با زوال مداری 29 میلی‌ثانیه در سال. به گفته‌ی اخترشناسان، عمر این سیاره با این سرعت حدود 3.25 میلیون سال بوده است.

اکنون، تیم جدیدی از محققان به سرپرستی “جیك ترنر” از دانشگاه كورنل نشانه‌‎هایی از زوال مداری را در مجموعه داده‌‌های تلسکوپ تس جستجو کردند. تلسکوپ تس منطقه‌ای از آسمان را که شامل WASP-12 بود از 24 دسامبر 2019 تا 20 ژانویه 2020 مطالعه کرد. در این داده‌ها، تیم 21 گذر را ثبت نمود. پنهان شدن سیاره پشت ستاره، بسیار کم عمق بودند که به صورت جداگانه قابل‌شناسایی نبود، اما محققان توانست آنها را مدلسازی کند تا مناسب‌ترین مورد را برای داده‌های تس بیابند.

این زمان‌های گذر و پنهان شدن با داده‌های قبلی برای تحلیل زمان، ترکیب شدند. و ترنر و تیمش توانستند تأیید کنند که مدار WASP-12b در حال زوال است. اما این اتفاق کمی سریع‌تر از آنچه فکر می‌کردیم می‌افتد – با سرعت 32.53 میلی ثانیه در سال، برای مجموع طول عمر 2.9 میلیون سال.

این مدت زمان طولانی به نظر می‌رسد، اما در مقیاس‌ کیهانی، این مدت زمان عملاً یک چشم بر هم زدن است. و طول عمرِ سیاره فراخورشیدی را از 10 میلیون سال تا زمان مرگ سیاره به طور چشمگیری کاهش می‌دهد. اما، اگرچه WASP-12b عمر طولانی ندارد، اما مطالعۀ آن می‌تواند چیزهای زیادی به ما یاد بدهد. با وجود اینکه WASP-12b تنها سیاره‌ فراخورشیدی است که شواهد زیادی در مورد زوال مداری برای آن وجود دارد، اما سیارات فراخورشیدی مشتری داغ دیگری نیز وجود دارند که انتظار می‌رود سرعت‌های مشابهی از زوال مداری را از خود نشان دهند.

ترنر و تیمش نوشتند: «از این رو، داده‌های اضافی می‌توانند نشان دهند که آیا این سیارات فراخورشیدی واقعاً روال جزر و مدیِ ناشناخته را نشان می‌دهند یا اینکه پیش‌بینی‌های نظری باید بهبود پیدا کنند. مشاهدات منظومه‌های دیگر به ما کمک می‌کنند تا شکل‌گیری، تکامل و سرنوشت نهایی “سیاره‌های مشتری‌ داغ” را بیشتر درک کنیم». تحقیقات این تیم در مجله اخترشناسی پذیرفته شده است و در arXiv در دسترس است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com