JWST واکنش های شیمیایی را در جو یک سیاره فراخورشیدی مشاهده کرد


ستاره شناسان در حال تجزیه و تحلیل داده های تلسکوپ فضایی جیمز وب برای اولین بار نشانه هایی از واکنش های شیمیایی ناشی از نور ستاره ها را در جو یک سیاره فراخورشیدی مشاهده کردند.

فضا


22 نوامبر 2022

سیاره فراخورشیدی

برداشت هنرمند از سیاره فراخورشیدی WASP-39b

NASA/JPL-Caltech/Robert Hurt; مرکز اخترفیزیک – هاروارد و اسمیتسونیان / ملیسا وایس

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای اولین بار واکنش های شیمیایی ناشی از نور ستارگان را در اتمسفر یک دنیای بیگانه دوردست شناسایی کرده است که این امید را ایجاد می کند که این تلسکوپ بتواند به شناسایی سیارات فراخورشیدی که پناهگاه حیات هستند کمک کند.

بسیاری از ترکیبات موجود در جو زمین، از جمله برخی از آنها که برای حیات ضروری هستند، در زمان تشکیل سیاره وجود نداشتند. در عوض، آنها محصول واکنش های شیمیایی بودند که توسط نور خورشید ایجاد می شد. این واکنش‌های فتوشیمیایی تقریباً در اتمسفر سایر سیاره‌های منظومه شمسی نیز رخ می‌دهد و بنابراین پیش‌بینی شده است که در اتمسفر سیارات فراخورشیدی نیز رخ دهد. اما تا به حال، آنها هرگز مشاهده نشده بودند.

در ماه اوت، مشاهدات JWST از سیاره فراخورشیدی WASP-39b، یک توپ گازی با جرم 900 درجه سانتیگراد به جرم زحل و بزرگتر از مشتری، اولین شواهدی از دی اکسید کربن را در جو سیاره فراخورشیدی یافت. اما اخترشناسان همچنین برجستگی عجیبی را در نشانه نوری سیاره مشاهده کرده‌اند که نشان می‌دهد یک عنصر یا مولکول ناشناخته در حال جذب نور از ستاره میزبان هنگام عبور از جو سیاره است.

اکنون، کیتی چاب در دانشگاه سنت اندروز در بریتانیا و همکارانش داده های نوری WASP-39b را که از چهار ابزار مادون قرمز در JWST گرفته شده بود، تجزیه و تحلیل کردند. چاب می‌گوید: «گستره وسیعی از طول‌موج‌های تحت پوشش چهار ابزار مختلف واقعاً به ما اجازه می‌دهد تا تصویری کامل از این جو بسازیم.

این تیم به زیر گروه‌هایی تقسیم شد و از طیف وسیعی از مدل‌های جوی برای تقلید سیگنال JWST استفاده کرد. یکی از اعضای تیم می‌گوید تنها مدل‌هایی که شامل واکنش‌های شیمیایی شامل گوگرد بودند، قادر به بازتولید داده‌ها بودند، که نشان می‌دهد این برآمدگی ناشی از دی اکسید گوگرد اتمسفر بوده است. اریک هبرارد در دانشگاه اکستر انگلستان ما بسیار شگفت زده شدیم زیرا به محض اینکه هر کدام به طور مستقل شیمی گوگرد را اجرا کردیم، بلافاصله سازگار شد.

سطح دی اکسید گوگرد بسیار بالاتر از آن چیزی بود که این سیاره از چیزی به جز مواد ایجاد شده در طول شکل گیری منظومه ستاره ای تشکیل نشده بود. چاب می‌گوید تنها توضیح این است که نور ستاره سیاره، WASP-39، باعث شد زنجیره‌ای از واکنش‌های شیمیایی در جو سیاره دی اکسید گوگرد تولید کند.

می‌گوید: «ما قبل از دوره JWST نمی‌توانستیم چنین فرآیندهایی را در اتمسفر عمیق بررسی کنیم نیکو مادوسودان در دانشگاه کمبریج که در این تحقیق شرکت نداشت. نتایج یک نمایش عالی از قابلیت JWST برای طیف‌سنجی سیارات فراخورشیدی است.

شناسایی واکنش‌های فتوشیمیایی در WASP-39b همچنین می‌تواند به نشان دادن اینکه آیا این سیاره دورتر از ستاره‌اش شکل گرفته و به سمت داخل حرکت کرده و موادی را در سراسر منظومه ستاره‌ای خود جمع‌آوری کرده است، یا اینکه s در مکان فعلی‌اش تشکیل شده و به سادگی مواد را در آنجا انباشته کرده است، کمک کند. چاب می گوید، مشاهدات اولیه نسبت اکسیژن به کربن نشان می دهد که این ستاره دور از ستاره خود شکل گرفته است، اما ابتدا به داده های قطعی بیشتری نیاز است.

هبرارد می‌گوید این کشف همچنین برای مشاهده ترکیبات بیشتری که توسط فرآیندهای فتوشیمیایی تولید می‌شوند، مانند ازن روی زمین، نوید خوبی است. “بااینکه [WASP-39b] با آنچه ما روی زمین داریم بسیار متفاوت است – گرم است، هیدروژن تحت سلطه است، شما نمی خواهید در آنجا زندگی کنید – اولین تشخیص یک فتوشیمیایی یکی از راه های رسیدن به آن است.

در نهایت، چنین ردیابی‌هایی می‌تواند به دستیابی به یکی از مهم‌ترین اهداف ماموریت JWST کمک کند: جستجوی نشانه‌هایی از یک سیاره فراخورشیدی که می‌تواند پناهگاه حیات باشد. هبرارد می‌گوید: «ما برای رسیدگی به این مسائل مربوط به امضای زیستی باید موارد بیشتری را پوشش دهیم، اما این اولین قدم در راه است.

ارجاع: arxiv.org/abs/2211.10490 & arxiv.org/abs/2211.10489

برای سفر در کهکشان و فراتر از هر جمعه، برای خبرنامه رایگان Launchpad ما ثبت نام کنید

درباره این موضوعات بیشتر بدانید:


منبع: https://www.newscientist.com/article/2348204-jwst-has-spotted-chemical-reactions-in-an-exoplanets-atmosphere/?utm_campaign=RSS%7CNSNS&utm_source=NSNS&utm_medium=RSS&utm_content=home

توسط احمد گل کار

احمد گل کار