ستاره شناسان "راهنمای میدانی" را برای سیارات فراخورشیدی معروف به مشتری داغ ارائه می دهند

مشتری های داغ - سیارات گازی غول پیکری که در مدارهای بسیار تنگ به دور ستاره های میزبان خود می چرخند - به لطف یک مطالعه جدید که مدل سازی نظری را با مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل ترکیب می کند، کمی کمتر مرموز شده اند.

در حالی که مطالعات قبلی بیشتر بر روی جهان‌های منفرد طبقه‌بندی شده به عنوان"مشتری داغ" به دلیل شباهت سطحی آنها به غول گازی در منظومه شمسی خودمان، مطالعه جدید اولین مطالعه ای است که جمعیت وسیع تری از جهان های عجیب را بررسی می کند. منتشر شده درنجوم طبیعت، این مطالعه که توسط یک محقق دانشگاه آریزونا انجام شد، یک"راهنمای میدانی" به مشتری های داغ و بینشی در مورد شکل گیری سیاره به طور کلی ارائه می دهد.

اگرچه ستاره شناسان فکر می کنند که از هر 10 ستاره تنها 1 ستاره میزبان یک سیاره فراخورشیدی در کلاس مشتری داغ است، سیارات عجیب و غریب بخش قابل توجهی از سیارات فراخورشیدی کشف شده تا به امروز را تشکیل می دهند، به دلیل این واقعیت که آنها بزرگتر و درخشان تر از انواع دیگر سیارات فراخورشیدی هستند. به عنوان سیارات صخره ای، بیشتر شبیه به زمین یا سیارات گازی کوچکتر و خنک تر. همه مشتری های داغ که اندازه آنها از یک سوم اندازه مشتری تا 10 جرم مشتری است، در فاصله بسیار نزدیکی به دور ستاره میزبان خود می چرخند، معمولاً بسیار نزدیکتر از عطارد، درونی ترین سیاره منظومه شمسی، به خورشید. A"سال" در مشتری داغ معمولی ساعت ها یا حداکثر چند روز طول می کشد. برای مقایسه، عطارد تقریباً سه ماه طول می کشد تا یک سفر به دور خورشید را کامل کند.

تصور می‌شود که بیشتر مشتری‌های داغ، اگر نه همه، به دلیل مدارهای نزدیکشان، در آغوشی پرسرعت با ستارگان میزبان خود محبوس شده‌اند، به طوری که یک طرف برای همیشه در معرض تابش ستاره'؛ و طرف دیگر پوشیده شده است. در تاریکی همیشگی سطح یک مشتری داغ معمولی می تواند تقریباً 5000 درجه فارنهایت گرم شود، با"cooler" نمونه هایی که به 1400 درجه می رسند -- به اندازه ای گرم که آلومینیوم را ذوب کند.

این تحقیق که توسط مگان منسفیلد، عضو ناسا ساگان در رصدخانه استوارد دانشگاه آریزونا' رهبری شد، از مشاهدات انجام شده با تلسکوپ فضایی هابل استفاده کرد که به تیم اجازه داد مستقیماً طیف های گسیلی از مشتری داغ را اندازه گیری کند. علیرغم این واقعیت که هابل نمی تواند مستقیماً از هیچ یک از این سیارات تصویربرداری کند.

& quot;این منظومه ها، این ستارگان و مشتری های داغشان، خیلی دور هستند که نمی توانند تک تک ستاره و سیاره اش را تشخیص دهند،" منسفیلد گفت."تنها چیزی که می توانیم ببینیم یک نقطه است -- منبع نور ترکیبی این دو."

منسفیلد و تیمش از روشی به نام گرفت ثانویه استفاده کردند تا اطلاعاتی را از مشاهدات به دست آورند که به آنها اجازه می داد تا به اعماق سیارات نگاه کنند'. اتمسفر و به دست آوردن بینشی در مورد ساختار و ترکیب شیمیایی آنها. این تکنیک شامل مشاهدات مکرر از همان سیستم، گرفتن سیاره در مکان‌های مختلف در مدارش، از جمله زمانی که در پشت ستاره فرو می‌رود، است.

& quot;ما اساساً نور ترکیبی را که از ستاره و سیاره آن می‌آید اندازه‌گیری می‌کنیم و آن اندازه‌گیری را با چیزی که وقتی سیاره پشت ستاره‌اش پنهان می‌شود، مقایسه می‌کنیم،" منسفیلد گفت."این به ما امکان می‌دهد سهم ستاره' را کم کنیم و نور ساطع شده از سیاره را جدا کنیم، حتی اگر نمی‌توانیم مستقیماً آن را ببینیم."

داده‌های کسوف بینشی در مورد ساختار حرارتی جو مشتری‌های داغ در اختیار محققان قرار داد و به آنها اجازه داد تا پروفایل‌های جداگانه‌ای از دما و فشار برای هر یک بسازند. این تیم سپس نور مادون قرمز نزدیک را که نواری از طول موج‌های فراتر از محدوده‌ای است که انسان می‌تواند ببیند و از هر منظومه داغ مشتری برای ویژگی‌های به اصطلاح جذب می‌آید، تجزیه و تحلیل کرد. از آنجایی که هر مولکول یا اتم مشخصات جذب خاص خود را دارد، مانند اثر انگشت، مشاهده طول موج های مختلف به محققان اجازه می دهد تا اطلاعاتی در مورد ترکیب شیمیایی مشتری های داغ به دست آورند. برای مثال، اگر آب در اتمسفر سیاره' وجود داشته باشد، نور 1.4 میکرون را جذب می کند، که در محدوده طول موج هایی قرار می گیرد که هابل به خوبی می تواند ببیند.

& quot;به نوعی، ما از مولکول‌ها برای اسکن جو در این مشتری‌های داغ استفاده می‌کنیم،" منسفیلد گفت."ما می‌توانیم از طیفی که مشاهده می‌کنیم برای به دست آوردن اطلاعاتی در مورد اینکه جو از چه چیزی تشکیل شده است استفاده کنیم، و همچنین می‌توانیم اطلاعاتی در مورد ساختار جو به دست آوریم."

این تیم با کمی کردن داده‌های رصدی و مقایسه آن با مدل‌هایی از فرآیندهای فیزیکی که گمان می‌رود در جو مشتری‌های داغ در حال کار هستند، یک قدم فراتر رفت. این دو مجموعه به خوبی با هم مطابقت داشتند، و تأیید می کند که بسیاری از پیش بینی ها در مورد سیارات' طبق گفته منسفیلد، که گفت این یافته‌ها"؛ هیجان‌انگیز هستند، به نظر می‌رسد که طبیعت مبتنی بر کار نظری درست است، زیرا آنها چیزی جز تضمین شده بودند."

نتایج نشان می‌دهد که همه مشتری‌های داغ، نه فقط ۱۹ مشتری مورد بررسی، احتمالاً دارای مجموعه‌ای از مولکول‌های مشابه، مانند آب و مونوکسید کربن، همراه با مقادیر کمتری از مولکول‌های دیگر هستند. تفاوت بین سیارات منفرد باید بیشتر به مقادیر نسبی متفاوتی از این مولکول ها باشد. یافته‌ها همچنین نشان داد که ویژگی‌های جذب آب مشاهده‌شده از مشتری داغ به مشتری دیگر کمی متفاوت است.

& quot;در مجموع، نتایج ما به ما می گوید که شانس خوبی وجود دارد که بتوانیم آیتم های تصویر بزرگی را که در شیمی این سیارات اتفاق می افتد، کشف کنیم،" منسفیلد گفت."در عین حال، هر سیاره ترکیب شیمیایی خاص خود را دارد و این نیز بر آنچه ما در مشاهدات خود می بینیم تأثیر می گذارد."

به گفته نویسندگان، نتایج را می توان برای راهنمایی انتظارات از آنچه اخترشناسان ممکن است در هنگام نگاه کردن به مشتری داغی که قبلاً'مطالعه نشده است، ببینند، استفاده کرد. پرتاب تلسکوپ خبری پرچمدار ناسا'؛ تلسکوپ فضایی جیمز وب، که برای 18 دسامبر برنامه ریزی شده است، شکارچیان سیارات فراخورشیدی را هیجان زده کرده است، زیرا وب می تواند در طیف وسیع تری از نور مادون قرمز ببیند، و اجازه می دهد تا بسیار بیشتر شود. نگاهی دقیق به سیارات فراخورشیدی، از جمله مشتری های داغ.

& quot; هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که ما هنوز درباره نحوه تشکیل سیارات به طور کلی نمی دانیم، و یکی از راه هایی که سعی می کنیم بفهمیم چگونه ممکن است این اتفاق بیفتد، نگاه کردن به اتمسفر این سیارات داغ است. مشتری ها و فهمیدن اینکه چگونه به جایی که هستند رسیده اند،" منسفیلد گفت."با داده‌های هابل، می‌توانیم با مطالعه جذب آب به روندها نگاه کنیم، اما وقتی در مورد ترکیب جو به عنوان یک کل صحبت می‌کنیم، مولکول‌های مهم دیگری وجود دارند که می‌خواهید به آنها نگاه کنید، مانند مونوکسید کربن و دی اکسید کربن و JWST به ما این فرصت را می دهد که آنها را نیز مشاهده کنیم."