رکوردشکنی سیاره فراخورشیدی که در مدارش می میرد – زومیت

یک سیاره جدید فراخورشیدی به نام TOI-2109b بسیار نزدیک به ستاره مرکزی منظومه آن پیدا شده است. این گاز 35.1 برابر قطر و 5 برابر جرم سیاره غول پیکر مشتری است. هنوز خوبه! اما این سیاره به قدری به ستاره میزبان نزدیک است که هر 16 ساعت یکبار به دور آن می چرخد.

هوا نزدیکترین مدار ثبت شده برای یک سیاره غول پیکر است. آنقدر نزدیک است که با هر چرخش به ستاره میزبان نزدیکتر می شود و در آستانه انقراض است. دمای سمت آفتابی سیاره TOI-2109b به 3500 درجه کلوین (3227 درجه سانتیگراد) می رسد که بالاتر از دمای برخی از ستارگان است.

این سیاره از نظر دما دومین سیاره مرتفع است و در رده ابرنواخترها قرار دارد. ستاره شناسان امیدوارند که با مطالعه این سیاره، اطلاعات بیشتری در مورد چگونگی شکل گیری چنین سیاره ای و نحوه تعامل یک ستاره با سیارات در مدار بسیار نزدیک کسب کنند.

یان وانگستاره شناسان و محققان ارشد مرکز پرتاب فضایی گودارد ناسا می گویند:

اگر خوش شانس باشیم، در یکی دو سال آینده ممکن است متوجه شویم که این سیاره در حال نزدیک شدن به ستاره میزبان خود است. در طول زندگی خود، هرگز سیاره ای را نخواهید دید که به یک ستاره سقوط کند. اما 10 میلیون سال بعد، اگر آن را پیدا کنید، احتمالاً اکنون نخواهد بود.

مشتری و ابرماه مشتری خوشه‌های جذابی از سیارات فراخورشیدی هستند و غول‌های هوایی نیز مانند نامشان شبیه مشتری هستند. با این حال، بر خلاف مشتری، آنها بسیار نزدیک به ستاره اصلی خود می چرخند و در هر زمان کمتر از 10 روز دوام می آورند (در مقایسه با مشتری که هر بار حدود 12 سال زمینی طول می کشد تا به دور آن بچرخد). در چنین فواصل نزدیک، این سیارات بیرونی بسیار داغ می شوند و گاهی اوقات در شرایط گرمای شدید شروع به تبخیر می کنند.

بر اساس مدل فعلی تشکیل سیاره، مصرف کننده داغ یک معما است. سیارات غول پیکر هوایی نمی توانند در نزدیکی ستاره های خود تشکیل شوند. زیرا نیروی گرانش و تشعشعات شدید و بادهای شدید خورشیدی مانع از تراکم گازها می شود. با این وجود، ما صدها نمونه از این سیارات به ظاهر غیرممکن را یافته ایم. ستاره شناسان بر این باورند که این سیارات بیرونی در مداری دور از ستاره میزبان خود شکل گرفته و سپس به منظومه مهاجرت کرده اند.

ای آشپورستاره شناسان موسسه اخترفیزیک و تحقیقات فضایی MIT می گویند:

از ابتدای شناخت سیارات فراخورشیدی، مشتری با چیزهای عجیب و غریب داغ بود. چگونه یک سیاره به مدار جرم و اندازه مشتری می رسد که تکمیل آن چند روز طول می کشد؟ چیزی شبیه به آن در منظومه شمسی ما وجود ندارد و ما آن را فرصتی برای مطالعه این پدیده و کمک به توضیح چگونگی وجود آن می بینیم.

برای تکمیل پازل داغ تکامل مشتری، اخترشناسان امیدوارند با مشاهده هر چه بیشتر الگوهای ممکن در مراحل مختلف چرخه زندگی خود، این سیاره را پیدا کنند. TOI-2109b نزدیکترین دوربینی است که تا به حال به مرگ دیده ایم.

ستاره شناسان با استفاده از تغییرات نور ستاره در فواصل مختلف، وجود یک سیاره را در مدار خود کشف می کنند.

این سیاره با استفاده از تلسکوپ فضایی شکارچی سیارات بیرونی ناسا (TESS) کشف شد که قطرات کوچک و منظم را در نور ستاره ها تشخیص می دهد. این نشانه حرکت جرم در اطراف ستاره است.

میزان کم نور شدن ستاره می تواند نشان دهنده ابعاد جسم مورد نظر در مدار باشد. جابجایی کوچک ستاره در اطراف مرکز جرم منظومه به دلیل نیروی گرانشی که از سیاره بیرونی می آید می تواند جرم سیاره را تعیین کند.

TOI-2109b به دور یک ستاره زرد و سفید در فاصله 855 سال نوری از خورشید، 1.7 برابر بزرگتر و 1.4 برابر بزرگتر می گردد. TOI-2109b و ستاره مادر آن بسیار نزدیک به هم هستند و فاصله آنها حدود 2.4 میلیون کیلومتر است. این تنها 1.6 درصد از فاصله خورشید از زمین است.

در چنین فواصل نزدیک، سیاره بیرونی احتمالاً در یک قفل گرانشی با ستاره میزبان خود، همیشه در نیمه راه ستاره قرار دارد. این سمت از سیاره در حال چرخش دیده می شود و دمای آن به 3500 درجه کلوین می رسد. اما پیش بینی سمت شب سیاره (که نیمی از آن همیشه پشت ستاره است) کمی سخت تر است.

اسپور می گوید:

روشنایی این سیاره یک شبه کمتر از تلسکوپ TESS است که سوالات بی پاسخی را ایجاد می کند. آیا دمای آنجا خیلی سرد است یا سیاره گرمای دریافتی در روز را به شب منتقل می کند؟ در ابتدای راه برای پاسخ به این سوال در مورد مشتریان آبداغ هستیم.

محققان توانسته اند سرعت نزدیک شدن TOI-2109b به ستاره خود را اندازه گیری کنند. دوره مداری سیاره از 10 به 750 میلی ثانیه در سال کاهش می یابد. این تا حد زیادی سریعترین نرخ سرعت مارپیچ برای مشتریان داغ است.

محققان امیدوارند که مطالعات آتی تلسکوپ فضایی جیمز وب برخی از استرس های تجربه شده توسط مشتریان داغ در مارپیچ مرگ را آشکار کند.

دکتر. وانگ می گوید:

“ابر مدل‌ها، مانند TOI-2109b، متنوع‌ترین زیرمجموعه سیارات فراخورشیدی هستند. ما اخیراً شروع به درک برخی از فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در جو این سیارات کرده‌ایم.

این مطالعه در مجله Astronomical منتشر شده است.