کمک هابل به بررسی اتمسفر ۲۵ مشتری‌ داغ

اخیرا مشاهدات آرشیوی ۲۵ مشتری داغ جمع‌آوری شده توسط تلسکوپ فضایی هابل توسط یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و این موضوع آنها را قادر ساخته تا به پنج سوال باز که برای ارتقای درک ما از جو سیارات فراخورشیدی مهم هستند، پاسخ دهند.
به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از isna و تی ای، در میان سایر یافته‌ها، محققان این مطالعه دریافتند که وجود اکسیدهای فلزی و هیدریدها در جو گرم‌ترین سیاره‌های فراخورشیدی به وضوح با وارونگی حرارتی این جوها مرتبط است.
محققان حوزه علم سیارات فراخورشیدی مدت‌هاست که تمرکز خود را از تشخیص اجرام به تعیین خصوصیات آنها تغییر داده‌اند، اگرچه تعیین خصوصیات اجرام بسیار چالش برانگیز است. تاکنون اکثر تحقیقات در مورد خصوصیات به سمت مدل‌سازی یا مطالعات بر یک یا چند سیاره فراخورشیدی متمرکز بوده است. این مطالعه جدید که توسط محققان کالج دانشگاهی لندن(UCL) رهبری شده است از بیشترین مقدار داده‌های آرشیوی که تا به حال در یک بررسی جو سیاره فراخورشیدی بررسی شده است برای تجزیه و تحلیل جو ۲۵ سیاره فراخورشیدی استفاده کرد. اکثر داده‌ها از مشاهدات انجام شده توسط تلسکوپ فضایی هابل به دست آمده است.
"کوئنتین چانگیت"(Quentin Changeat) نویسنده اصلی این مطالعه گفت: هابل توصیف عمیق ۲۵ سیاره فراخورشیدی را امکانپذیر کرد و مقدار اطلاعاتی که ما درباره شیمی و شکل‌گیری آنها آموختیم به لطف یک دهه فعالیت رصدی این تلسکوپ است.
محققان طی این مطالعه به دنبال یافتن پاسخی برای پنج سوال باز در مورد جو سیارات فراخورشیدی بودند که با بررسی‌های بسیار، موفق به انجام این کار شدند.
سؤالات آنها این بود که چرا و چگونه H-/هیدروژن و برخی فلزات می‌توانند به ما در مورد شیمی و گردش جو سیارات فراخورشیدی و در مورد تشکیل سیارات اطلاعاتی دهند. آنها با هدف شناسایی روندهایی در جمعیت نمونه خود که ممکن است بینشی در مورد جو سیارات فراخورشیدی به طور کلی‌تر ارائه دهد، بررسی طیف گسترده‌ای از مشتری‌های داغ را آغاز کردند.
"بیلی ادوراردز"(Billy Edwards) یکی از محققان این مطالعه در این باره گفت: نتایج مطالعه ما همانند نقطه عطفی در این زمینه است. ما اکنون از توصیف جو هر یک از سیارات فراخورشیدی به سمت توصیف جمعیت‌های جوی آنها رفته‌ایم.
به منظور بررسی ۲۵ سیاره فراخورشیدی، محققان کالج دانشگاهی لندن حجم عظیمی از داده‌های آرشیوی(متشکل از ۶۰۰ ساعت رصد هابل و بیش از ۴۰۰ ساعت رصد تلسکوپ فضایی اسپیتزر ) را مجددا تجزیه و تحلیل کردند.
داده‌های آنها شامل کسوف تمامی ۲۵ سیاره فراخورشیدی و گذر ۱۷ مورد از آن سیارات بود. خسوف زمانی رخ می‌دهد که یک سیاره فراخورشیدی همانطور که از زمین دیده می‌شود از پشت ستاره خود عبور می‌کند و گذر نیز زمانی رخ می‌دهد که یک سیاره از مقابل ستاره خود عبور کند. داده‌های کسوف و گذر هر دو می‌توانند اطلاعات مهمی در مورد جو یک سیاره فراخورشیدی ارائه دهند.
این بررسی در مقیاس بزرگ نتایجی را به همراه داشت و محققان آن در نهایت قادر به شناسایی برخی روندها و همبستگی‌های واضح بین ساختار جوی سیارات فراخورشیدی و رفتار مشاهده شده بودند. برخی از یافته‌های کلیدی آنها به وجود یا عدم وجود وارونگی‌های حرارتی در اتمسفر آن سیارات فراخورشیدی مربوط می‌شود. آنها دریافتند که تقریبا تمام سیارات فراخورشیدی با اتمسفر وارونه حرارتی، بسیار داغ هستند و دمای آنها بیش از ۲۰۰۰ کلوین است. نکته مهم این است که آنها به اندازه‌ای گرم هستند که گونه‌های فلزی مانند اکسید تیتانیوم، اکسید وانادیوم و هیدرید آهن در یک جو پایدار باشند. از میان سیارات فراخورشیدی که وارونگی‌های حرارتی را نشان می‌دهند، تقریبا همه آنها دارای اکسید تیتانیوم، اکسید وانادیوم و هیدرید آهن و هیدروژن در جو خود هستند.
گرچه رسیدن به یک نتیجه قانع کننده همیشه چالش برانگیز است اما با این حال، محققان این مطالعه توانستند استدلال قانع کننده‌ای را برای اینکه چرا وجود اکسید تیتانیوم، اکسید وانادیوم و هیدرید آهن و هیدروژن ممکن است به وارونگی حرارتی منجر شود، ارائه دهند زیرا همه این گونه‌های فلزی جذب‌کننده‌های بسیار کارآمد نور ستاره‌ای هستند. ممکن است اتمسفر سیارات فراخورشیدی به اندازه کافی گرم باشد که بتواند این گونه‌ها را حفظ کند زیرا آنها آن قدر نور ستاره‌ای را جذب می‌کنند که جو بالایی آنها حتی بیشتر گرم می‌شود اما محققان دریافتند که مشتری‌های داغ سردتر(با دمای کمتر از ۲۰۰۰ کلوین و بنابراین بدون اکسید تیتانیوم، اکسید وانادیوم و هیدرید آهن و هیدروژن در اتمسفرشان) تقریبا هرگز اتمسفر حرارتی معکوس نداشته‌اند.
یکی از جنبه‌های مهم این تحقیق این بود که محققان توانستند از نمونه بزرگی از سیارات فراخورشیدی و مقدار بسیار زیادی داده برای تعیین این روندها استفاده کند که این امر می‌تواند برای پیش‌بینی رفتار سایر سیارات فراخورشیدی استفاده شود. نتایج این مطالعه بسیار مفید است، زیرا بینشی در مورد چگونگی شکل‌گیری سیارات ارائه می‌دهد.