کشف بخار آب در یک سیاره فراخورشیدی توسط تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) رد بخار آب را در جو یک سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر گازی فوق‌العاده داغ پیدا کرده است که در کمتر از یک روز زمینی به دور ستاره خود می‌چرخد.

این سیاره فراخورشیدی موسوم به WASP-18 b، یک غول گازی ۱۰ برابر بزرگتر از سیاره مشتری است. این سیاره به دور ستاره خورشیدمانند WASP-18 می‌چرخد که در فاصله ۴۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد.

فاصله این سیاره با ستاره‌اش فقط ۳.۱ میلیون کیلومتر است. برای مقایسه می‌توان گفت که درونی‌ترین سیاره منظومه شمسی یعنی عطارد، در فاصله ۶۳.۴ میلیون کیلومتری به دور خورشید می‌چرخد.

ناسا در بیانیه‌ای اعلام کرد: به دلیل نزدیکی به ستاره مادر، دمای جو WASP-18 b آن قدر بالا است که بیشتر مولکول‌های آب از هم جدا می‌شوند. این که تلسکوپ جیمز وب موفق شد نشانه‌هایی از وجود آب باقی‌مانده را پیدا کند، نشان‌دهنده قدرت رصد تلسکوپ است.

طیف جو این سیاره به وضوح، چندین ویژگی آبی کوچک، اما دقیق اندازه‌گیری‌شده را نشان می‌دهد که به رغم دمای شدید تقریبا ۲۷۰۰ درجه سلسیوس، در آن وجود دارند. جو سیاره آن قدر داغ است که بیشتر مولکول‌های آب را از هم جدا می‌کند.

بنابراین، مشاهده این ویژگی‌های آبی، نشان‌دهنده حساسیت فوق‌العاده جیمز وب برای تشخیص دادن آب باقی‌مانده است.

سیاره WASP-18 b که در سال ۲۰۰۸ کشف شد، با تلسکوپ‌های دیگری از جمله تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ فضایی پرتو ایکس چاندرا، تلسکوپ فضایی تس و تلسکوپ فضایی اسپیتزر که اکنون بازنشسته شده، مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود این، هیچ یک از این تلسکوپ‌های فضایی به اندازه کافی حساس نبودند که بتوانن نشانه‌های آب را در جو سیاره مشاهده کنند.

آنجلی پیت (Anjali Piette)، پژوهشگر مقطع فوق دکتری موسسه علوم کارنگی و از پژوهشگران این پروژه گفت: از آنجا که ویژگی‌های آبی در این طیف بسیار ظریف هستند، شناسایی آنها در مشاهدات پیشین دشوار بود. دیدن ویژگی‌های آبی در مشاهدات جیمز وب بسیار هیجان‌انگیز بود.

علاوه بر این که WASP-18 b بسیار پرجرم، داغ و نزدیک به ستاره مادر خود است، از نظر جزر و مد نیز در حالت قفل است.

این بدان معناست که یک طرف سیاره دائما رو به ستاره است؛ درست مانند طرف نزدیک ماه که همیشه رو به زمین قرار دارد. در نتیجه این قفل شدن جزر و مد، تفاوت‌های قابل توجهی در دمای سراسر سطح سیاره وجود دارد.

اندازه‌گیری‌های جیمز وب، برای اولین بار دانشمندان را قادر ساخت تا این تفاوت‌ها را با جزئیات ترسیم کنند.

اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهند که ناملایم‌ترین قسمت‌های این سیاره می‌توانند تا ۱۱۰۰ درجه سلسیوس داغ‌تر از مناطقی باشند که در ناحیه گرگ و میش هستند. دانشمندان انتظار چنین تفاوت دمای قابل توجهی را نداشتند و اکنون معتقدند احتمالا مکانیسمی وجود دارد که هنوز درک نشده است و از توزیع گرما در سراسر سیاره جلوگیری می‌کند.

رایان چلنر (Ryan Challener)، پژوهشگر دانشگاه میشیگان و از پژوهشگران این پروژه گفت: این سیاره دارای یک میدان مغناطیسی قوی است که می‌تواند یک کشف هیجان‌انگیز باشد.

پژوهشگران برای ایجاد نقشه دما، درخشش فروسرخ سیاره را با اندازه‌گیری تفاوت درخشش ستاره مادر در طول زمانی که سیاره از مقابل ستاره عبور می‌کرد و سپس در پشت آن ناپدید می‌شد، محاسبه کردند.

مگان منسفیلد (Megan Mansfield)، پژوهشگر دانشگاه آریزونا و از پژوهشگران این پروژه گفت: حساسیت تلسکوپ جیمز وب به ما امکان می‌دهد تا نقشه‌های بسیار دقیق‌تری را از سیارات غول‌پیکر داغ مانند WASP-18 b نسبت به قبل تهیه کنیم.

نتایج کشف جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب در مجله Nature به چاپ رسید.