تلسکوپ «جیمز وب» در یک سیاره فراخورشیدی متان کشف کرد

تلسکوپ فضایی «جیمز وب» در جدیدترین اکتشاف خود، از وجود متان و دی‌اکسید کربن در جو یک سیاره فراخورشیدی خبر داد.

به گزارش واحد خبر مرکز مطالعات و پژوهش های فلکی نجومی به نقل از ایسنا و به نقل از ناسا، 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. اکتشاف جدید جیمز وب به یافته‌های جدیدی اضافه می‌شوند که نشان می‌دهند 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 فراخورشیدی واقع در منطقه «کمربند حیات»، از مشاهدات «تلسکوپ فضایی هابل» حاصل شد و پژوهش‌های بیشتری را به همراه داشت که از آن زمان تاکنون درک ما را در مورد این منظومه تغییر داده‌اند.

سیاره 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»(Leo) 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 بحث‌های فعال بین 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»(Nikku Madhusudhan) 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 ممکن است یک اقیانوس آب زیر جو غنی از هیدروژن K۲-۱۸ b وجود داشته باشد. مشاهدات اولیه جیمز وب، امکان شناسایی مولکولی به نام «دی‌متیل سولفید»(DMS) را نیز فراهم کرد. در زمین، این مولکول فقط در اثر وجود زندگی 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 آینده جیمز وب بتوانند تأیید کنند که آیا واقعا سطوح قابل توجهی از دی‌متیل سولفید در جو K۲-۱۸ b 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 است اما این لزوما بدان معنا نیست که این سیاره می‌تواند از حیات پشتیبانی کند. اندازه 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 سیاره‌های هایسین 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»(Subhajit Sarkar) 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، برای اولین بار 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»(Savvas Constantinou) 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.

این پژوهش در «The Astrophysical Journal Letters» به چاپ رسید.