نقشه تلسکوپ فضایی جیمز وب از آب وهوای یک سیاره فراخورشیدی
کمیاب آنلاین: کمیاب آنلاین: «تلسکوپ فضایی جیمز وب» به پژوهشگران در نقشه برداری از آب وهوای یک سیاره فراخورشیدی کمک کرد.
به گزارش کمیاب آنلاین به نقل از ایسنا، یک گروه بین المللی از پژوهشگران با موفقیت از «تلسکوپ فضایی جیمز وب» برای ترسیم نقشه آب وهوایی یک سیاره فراخورشیدی غول پیکر گازی داغ استفاده کردند.
به نقل از ناسا، بررسی های دقیق در طیف گسترده ای از نور فروسرخ میانی، همراه با مدلهای سه بعدی آب وهوا و مشاهدات پیشین تلسکوپ های دیگر، وجود ابرهای متراکم و مرتفع را نشان می دهند که آسمان را هنگام روز و شب می پوشانند و همچنین، بادهای استوایی را به نمایش می گذارند که گازهای جوی را با سرعت ۵۰۰۰ مایل در ساعت در اطراف سیاره فراخورشیدی «WASP-43 b» ادغام می کنند.
این تازه ترین نمایش علم سیارات فراخورشیدی بشمار می رود که حالا با توانایی خارق العاده جیمز وب جهت بررسی تغییرات دما و تشخیص گازهای اتمسفر در تریلیون ها مایل دورتر امکان پذیر شده است.
سیاره فراخورشیدی WASP-43 b یک نوع «مشتری داغ»(Hot Jupiter) است. این سیاره هم اندازه مشتری عمدتاً از هیدروژن و هلیوم تولید شده و بسیار داغ تر از سایر سیارات غول پیکر منظومه شمسی است. بااینکه ستاره آن کوچک تر و سردتر از خورشید است اما WASP-43 b در فاصله ۱.۳ میلیون مایلی می چرخد که کمتر از یک بیست و پنجم فاصله بین عطارد و خورشید است.
با چنین مداری، سیاره از نظر جزر و مدی قفل می شود؛ به این معنا که یک طرف آن بطور مداوم روشن است و طرف دیگر در تاریکی دائمی قرار دارد. بااینکه طرف شب هیچ گاه هیچ تابش مستقیمی را از ستاره دریافت نمی کند اما بادهای شدید درحال وزش به سمت شرق، گرما را از جانب روز به اطراف انتقال می دهند.
از زمان کشف سیاره WASP-43 b در سال ۲۰۱۱، تلسکوپ های مختلفی همچون «تلسکوپ فضایی هابل» و «تلسکوپ فضایی اسپیتزر» آنرا رصد کرده اند. «تیلور بل»(Taylor Bell) پژوهشگر «مؤسسه تحقیقات محیطی منطقه خلیج»(BAERI) و پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: با تلسکوپ فضایی هابل، به وضوح می توانیم ببینیم که بخار آب در طرف روز سیاره وجود دارد. هابل و اسپیتزر هر دو نشان دادند که ممکنست ابرهایی در سمت شب وجود داشته باشند اما ما به بررسی های دقیق تر با تلسکوپ فضایی جیمز وب نیاز داشتیم تا نقشه برداری را از دما، پوشش ابر، بادها و ترکیب دقیق تر اتمسفر در سراسر سیاره شروع نماییم.
بااینکه WASP-43 b آن قدر کوچک، کم نور و نزدیک به ستاره خود است که تلسکوپ نمی تواند مستقیما آنرا ببیند اما دوره مداری کوتاه سیاره که تنها ۱۹.۵ ساعت است، آنرا برای «طیف سنجی منحنی فاز» ایده آل می کند. روش طیف سنجی منحنی فاز شامل بررسی تغییرات کوچک در روشنایی منظومه ستاره-سیاره در صورتی است که سیاره به دور ستاره می چرخد.
از آنجائیکه مقدار نور فروسرخ میانی منتشرشده از یک جرم تا حد زیادی به گرمای آن بستگی دارد، داده های روشنایی جیمز وب را می توان برای محاسبه دمای سیاره مورد استفاده قرار داد.
این گروه پژوهشی به مدت بیش از ۲۴ ساعت از «دستگاه فروسرخ میانی»(MIRI) جیمز وب برای اندازه گیری نور منظومه WASP-43 در هر ۱۰ ثانیه استفاده کردند. بل توضیح داد: ما با مشاهده کل یک مدار توانستیم دمای طرف های متفاوت سیاره را هنگام چرخش در دید محاسبه نماییم. بر طبق این محاسبات، ما توانستیم نقشه ای را از دمای سراسر سیاره بسازیم.
اندازه گیری ها نشان می دهند که دمای هوای طرف روز سیاره به طور متوسط نزدیک به ۱۲۵۰ درجه سلسیوس است؛ در صورتیکه دمای طرف شب به ۶۰۰ درجه سلسیوس می رسد و بطور قابل توجهی خنک تر است. این داده ها به یافتن داغ ترین نقطه روی سیاره کمک می کنند که از نقطه دریافت کننده بیشترین تشعشعات ستاره ای، کمی به سمت شرق جابه جا می شود. این تغییر به سبب وزش بادهایی رخ می دهد که هوای گرم را به سمت شرق حرکت می دهند.
«مایکل رومن»(Michael Roman) پژوهشگر «دانشگاه لستر»(University of Leicester) و از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: این واقعیت که ما می توانیم دما را به این روش ترسیم نماییم، گواه واقعی بر حساسیت و ثبات جیمز وب است.
پژوهشگران برای تفسیر نقشه، از مدلهای جوی سه بعدی پیچیده مانند مدل هایی استفاده کردند که برای درک آب وهوا و اقلیم روی زمین به کار می روند. تحلیل ها نشان می دهند که طرف شب سیاره احتمالاً در یک لایه متراکم و مرتفع از ابرها پوشیده شده است و این لایه، مانع راه یافتن قسمتی از نور فروسرخ به فضا می شود. در نتیجه، بااینکه طرف شب بسیار گرم است اما نسبت به زمانی که ابری در آن وجود نداشته، کم نورتر و خنک تر بنظر می رسد.
طیف گسترده نور فروسرخ میانی که توسط جیمز وب گرفته شده است، اندازه گیری میزان بخار آب و متان اطراف سیاره را ممکن می سازد. «جوآنا بارستو»(Joanna Barstow) پژوهشگر «دانشگاه آزاد انگلستان»(The Open University of UK) و از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: جیمز وب به ما فرصت داده است تا دقیقا متوجه شویم کدام مولکول ها را می بینیم و محدودیت هایی را برای فراوانی آنها قائل شویم.
طیف های بررسی شده نور، نشانه های آشکاری را از بخار آب در طرف شب و طرف روز سیاره نشان می دهند که اطلاعات بیشتری را درباره ی تراکم ابرها و ارتفاع آنها در جو ارائه می کنند.
همچنین، پژوهشگران با کمال تعجب دریافتند که داده ها کمبود متان را در همه نقاط جو نشان می دهند. از آنجائیکه روز برای وجود متان خیلی گرم است، متان باید هنگام شب خنک تر، پایدار و قابل تشخیص باشد.
بارستو توضیح داد: این واقعیت که ما متان نمی بینیم، به ما می گوید که سرعت باد در سیاره WASP-43 b باید به حدود ۵۰۰۰ مایل در ساعت برسد. اگر بادها گاز را از جانب روز به طرف شب سیاره حرکت دهند و باردیگر به سرعت بازگردند، زمان کافی برای بروز واکنش های شیمیایی تولیدکننده مقادیر قابل تشخیص متان در سمت شب وجود نخواهد داشت.
پژوهشگران معتقدند که به سبب این اختلاط ناشی از باد، شیمی اتمسفر در سراسر سیاره یکسان است. این نتیجه در پژوهش های پیشین که با تلسکوپ های هابل و اسپیتزر انجام شدند، مشخص نبود.
این پژوهش در مجله «Nature Astronomy» به چاپ رسید.
در انیمیشن زیر می توانید نقشه دمای سیاره WASP-43 b را ببینید.
منبع: kamyabonline.com
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(1)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب