پازل ابرزمین‌های کلان؛ کارشناسان نجوم احتمال یک اشتباه بزرگ در اندازه‌گیری را مطرح کردند

محققان دانشگاه مک‌گیل در کانادا در تحقیقات تازه‌ای به این نتیجه دست یافته‌اند که بعضی از سنگین‌ترین سیارات سنگیِ کشف‌شده در خارج از منظومه شمسی، احتمالا از آنچه که پیش‌تر برآورد شده، جرم کمتری دارند. آنها بیان کرده‌اند که فعالیت‌های ستاره‌هایی که این سیارات به دور آنها می‌چرخند، ممکن است باعث شده باشد که جرم این سیارات بیش از آنچه که واقعیت دارد، تخمین‌زده شود.

کیسی برینکمن و نیکولاس کوان، که هر دو از ستاره‌شناسان دانشگاه مک‌گیل هستند، در تحقیقات خود به بررسی گروهی از سیارات فراخورشیدی تحت عنوان «مگازمین» (Mega-Earth) پرداخته‌اند. این اجرام از نظر ساختاری به زمین شباهت دارند، اما برخی از آنها جرم‌هایی تا ۱۷ برابر زمین را به خود اختصاص داده‌اند.

این سیارات که اولین نمونه‌های آن‌ها به بیش از یک دهه پیش برمی‌گردد، به دلیل وزن و ابعاد غیرمعمولشان مورد توجه دانشمندان نجوم قرار گرفته‌اند. با این وجود، نتایج جدید تحقیق نشان می‌دهد که ممکن است بخشی از ویژگی‌های عجیب این سیارات ناشی از خطاهای موجود در اندازه‌گیری باشد.

 

چرا وجود سیارات سنگی با جرم‌های بسیار بالا غیرطبیعی به نظر می‌رسد؟

به استناد مدل‌های شکل‌گیری سیارات، اجرام سنگی معمولاً زمانی که به جرمی در حدود چهار تا پنج برابر زمین می‌رسند، شروع به انباشت مقادیر قابل‌توجهی از گاز می‌کنند.

شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان می‌دهد که یک سیاره با هسته‌ای سنگی و جرمی بیشتر از ۱۰ برابر زمین، باید دارای لایه‌ای ضخیم از گازهای موجود در دیسک ستاره‌ای اطراف خود باشد. از این رو، وجود سیاراتی با جرمی بسیار بالا و در عین حال کمبود پوشش گازی، با مدل‌های رایج شکل‌گیری سیارات تناقض دارد.

به‌عنوان مثال، سیاره فراخورشیدی TOI-1075 b که یکی از سنگین‌ترین ابرزمین‌ها شناخته میشود، جرمی در حدود ۱۰ برابر زمین را داراست.

 

 

بررسی ۳۳۳ سیاره و کشف هشت جرم غیرمعمول

محققان با تکیه بر داده‌های آرشیوی سیارات فراخورشیدی ناسا، ۳۳۳ سیاره کوچک را مورد ارزیابی قرار دادند. از میان این مجموعه، فقط هشت سیاره جرمی فراتر از ۱۰ برابر زمین داشتند که در کنار آنها پوشش گازی قابل توجهی شناسایی نشد.

از این هشت سیاره، چهار سیاره دارای چگالی‌ای بودند که با ترکیب سنگی سازگار بود. به عنوان مثال، جرم سیاره WASP-84 c حدود ۱۵ برابر زمین تخمین زده شده و قطر آن کمتر از دو برابر زمین است.

چهار سیاره باقی‌مانده نیز ممکن است حاوی آب یا مواد فرار سنگین باشند، اما به نظر نمی‌رسد که دارای مقادیر زیادی هیدروژن و هلیوم باشند.

نکته مشترک میان این هشت سیاره این است که همگی در مدار ستاره‌های فعال قرار دارند.

 

 

چگونه لکه‌های ستاره‌ای بر اندازه‌گیری جرم سیارات تأثیر می‌گذارند؟

برای تعیین جرم این سیارات، ستاره‌شناسان از روش «سرعت شعاعی» بهره برده‌اند. این روش به اندازه‌گیری تغییرات حرکت ستاره به دلیل گرانش سیاره‌ای که به دور آن می‌چرخد، کمک می‌کند.

اما لکه‌های ستاره‌ای که نواحی مرتبط با سطحی خنک‌تر روی ستاره هستند، می‌توانند در هنگام چرخش ستاره سیگنال‌هایی مشابه اثر گرانشی سیارات به‌وجود آورند. این امر سبب می‌شود که ممکن است جرم سیاره فراتر از واقعیت محاسبه شود.

محققان تخمین زده‌اند که احتمال قرار گرفتن تصادفی هر یک از هشت سیاره مورد بررسی در مدار ستاره‌های فعال، کمتر از یک درصد است. همچنین، آنها نتوانسته‌اند توضیح قانع‌کننده‌ای ارائه دهند که چرا ستاره‌های جوان و فعال باید این‌گونه تعداد بیشتری از چنین سیاراتی را در اختیار داشته باشند.

 

 

آیا مگازمین‌ها واقعا وجود دارند؟

محققان به این نتیجه رسیده‌اند که فعالیت‌های ستاره‌ای ممکن است عامل اساسی بزرگ‌نمایی جرم این اجرام باشند. ولی اگر اندازه‌گیری‌های فعلی صحیح باشند، فرآیند شکل‌گیری این سیارات احتمالاً نیازمند وقوع رویدادهای غیرمعمولی است، مشابه برخورد سیارات پس از پراکنده شدن دیسک گازی یا از دست‌دادن لایه‌های خارجی غول‌های گازی.

برینکمن و کوان در تحقیقی که در اکتبر امسال منتشر کرده‌اند، تأکید بر این موضوع دارند که اطمینان از وجود این اجرام غیرمعمول نیازمند دقت در اندازه‌گیری جرم و شعاع آنها است.

آنها به این نکته اشاره کرده‌اند که مشاهدات آینده باید به‌گونه‌ای طراحی شود که امکان تفکیک بین سیگنال‌های واقعی سیاره و فعالیت‌های ستاره‌ای میزبان فراهم گردد.