نیمی از این سیاره فراخورشیدی پوشیده از گدازه است

اخترشناسانی که با TESS (ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی عبوری) کار می کنند، سیاره ای را کشف کرده اند که برای مدت طولانی خارج از خورشید مانده است. یا حداقل نیمی از آن را داشته باشند. سیاره تازه کشف شده به صورت جزر و مدی به ستاره خود قفل شده و یک طرف آن کاملاً مذاب است.

سیاره جدید در حال چرخش به دور ستاره ای به نام HD 63433 کشف شد. این ستاره جوان است و تنها حدود 400 میلیون سال سن دارد و جرم و شعاع آن تقریباً برابر با خورشید است. این ستاره نیز مانند خورشید ما یک ستاره از نوع G است.

این سیاره HD 63433 d نام دارد و سومین سیاره کشف شده در منظومه است، اگرچه دو سیاره دیگر چندین سال پیش کشف شدند. سنگی است و تقریباً به اندازه زمین است، اما شباهت ها در اینجا به پایان می رسد.

HD 63433 d کمتر از 500 میلیون سال قدمت دارد. این آن را در یک دسته بندی خاص قرار می دهد، زیرا از هزاران سیاره فراخورشیدی تایید شده ای که ما پیدا کرده ایم، تخمین زده می شود که تنها 50 سیاره کمتر از نیم میلیارد سال قدمت داشته باشند. این همچنین کوچکترین سیاره زمین مانندی است که در نزدیکی ما یافت شده است. این ستاره در حدود 4.2 روز به دور ستاره خود می چرخد ​​و تقریباً هشت برابر نزدیکتر از عطارد به خورشید است. نتیجه؟

طرفی از سیاره که رو به ستاره است از تابش قدرتمند ستاره مهلت نمی گیرد. دمای روز این سیاره به 1257 درجه سانتیگراد (2294 فارنهایت) می رسد. این بدان معنی است که گدازه داغ در حال جوشیدن است و احتمالاً میلیاردها سال را در آن حالت سپری خواهد کرد. این امر هرگونه قابلیت سکونت پذیری را رد می کند و قابلیت سکونت جام مقدس تحقیقات سیارات فراخورشیدی است.

اما HD 63433 d چیزی بیش از یک سیاره فراخورشیدی بی‌جان دیگر است. این یک قطعه ارزشمند از پازل در تلاش برای درک چگونگی شکل گیری و تکامل سیارات است. این نوع سیاره آنقدر هدف مهم در علم است که TESS یک پروژه کامل به آنها اختصاص داده است: آویشن.

این یافته در مقاله جدیدی با عنوان «شکار تس برای سیارات فراخورشیدی جوان و در حال بلوغ (آویشن). XI. سیاره ای به اندازه زمین که به دور یک خوشه خورشیدمانند نزدیک در خوشه متحرک 400 Myr Ursa Major می چرخد.این در ژورنال نجومی منتشر شد و در ارائه 10 ژانویه در نشست 2024 انجمن نجوم آمریکا ارائه شد. نویسنده اصلی بنجامین کاپیسترانت، دانشجوی کارشناسی ارشد نجوم در دانشگاه فلوریدا است.

نویسندگان نوشتند: «جهان‌های زمین جوان بسترهای آزمایشی حیاتی برای محدود کردن نظریه‌های رایج شکل‌گیری و تکامل سیاره‌ها هستند. این واقعیت که HD 63433 d نیمه گدازه است این را تغییر نمی دهد. مطالعه آن به دانشمندان سیاره‌شناسی در مطالعه تلفات جوی کمک می‌کند. علاوه بر این، نور ستاره آن به قدری روشن است که امکان دقیق بودن را فراهم می کند طیف سنجی.

نویسندگان توضیح می‌دهند: «درخشندگی ظاهری ستاره میزبان، این سیستم چند سیاره‌ای در حال عبور را برای مطالعات بیشتر، از جمله پیگیری طیف‌سنجی برای مطالعه تلفات جوی در دنیای جوانی به اندازه زمین، مطلوب می‌کند.»

چند صد میلیون سال اول زندگی یک سیاره حیاتی است. منظومه های خورشیدی جوان مکان های پویا هستند. برخورد بین سیارات و فعل و انفعالات گرانشی می تواند سیارات را مجبور به مهاجرت یا دنبال کردن مدارهای خارج از مرکز کند. همچنین وجود دارد تاثیرات فراوان از سیارک ها و سیارات کوچک، که می تواند برای مدت طولانی دوام بیاورد. در نواحی تشکیل ستاره های متراکم، ستارگان همسایه حتی می توانند سیارات منظومه های مجاور را تحت تأثیر قرار دهند.

نویسندگان توضیح می‌دهند: «بنابراین مشاهدات دقیق منظومه‌های سیاره‌ای در چنین محیط‌هایی برای درک تاریخچه شکل‌گیری عمومی جمعیت سیارات فراخورشیدی بسیار مهم است.

علاوه بر اندازه و نزدیکی به زمین، چرا HD 63433 d مهم است؟ این به جو سیارات فراخورشیدی خلاصه می شود.

نویسندگان می نویسند: «در حال حاضر، یکی از مهم ترین سؤالات در علم سیارات فراخورشیدی این است که بفهمیم سیارات تحت چه شرایطی اتمسفر هیدروژن/هلیوم اولیه متراکم خود را حفظ می کنند یا از دست می دهند و چه فرآیندهای فیزیکی این پدیده را هدایت می کنند.

شکاف عظیمی در توزیع شعاع سیارات فراخورشیدی کوچک وجود دارد که دانشمندان آن را شکاف شعاع سیاره کوچک می نامند. به دلایلی کمبود سیارات کوچک بین 1.5 تا 2 برابر شعاع زمین وجود دارد. دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم سیارات در این شعاع ها تشکیل نمی شوند، بنابراین دانشمندان فکر می کنند سیارات جرم خود را از دست می دهند و در نهایت کوچکتر می شوند.

دانشمندان سیاره‌شناسی مطمئن نیستند که چه چیزی باعث کاهش جرم می‌شود که این شکاف را ایجاد می‌کند، اما دو مکانیسم اصلی ممکن است مسئول باشند. یکی تبخیر شدید نور ماوراء بنفش است. ستارگان جوان تشعشعات فرابنفش قدرتمندی از خود ساطع می کنند که می تواند جو سیاره را به فضا ببرد.

مکانیسم دیگر کاهش جرم ناشی از هسته است. با این مکانیسم، درخشندگی هسته سیاره خنک کننده انرژی برای تلفات جوی فراهم می کند. این هسته‌ها به دلیل مونتاژ و تشکیل‌شان داغ می‌شوند، زیرا انرژی گرانشی متصل به یکدیگر به گرما تبدیل می‌شود. با سرد شدن هسته ها، گرما می تواند اتمسفر را خارج کند.

این مکانیسم‌ها در مقیاس‌های زمانی مختلف عمل می‌کنند، به همین دلیل است که HD 63433 d جوان یک شیء جذاب برای مطالعه است. از آنجایی که شعاع آن زیر شکاف شعاع است، احتمالا سنگی است. اما اگر از دست دادن جرم بیش از 500 میلیون سال طول بکشد، ممکن است هنوز یک جو متراکم وجود داشته باشد. نویسندگان می نویسند: «از آنجایی که کشف سیارات به اندازه زمین که به دور ستاره های جوان شبیه خورشید می چرخند تا کنون دشوار بوده است، HD 63433 d یک مطالعه موردی خاص برای مطالعات جوی سیارات به اندازه زمین در مدار نزدیک ارائه می دهد.

این کشف مهم است زیرا این سیاره یک هدف ارزشمند برای مشاهدات آینده و جزئیات بیشتر جو آن است. محققان توضیح می‌دهند: «بررسی جرم سیاره با استفاده از سرعت‌های شعاعی دقیق و تعیین اینکه آیا ترکیب واقعاً صخره‌ای است، همانطور که بر اساس مشاهدات سیارات قدیمی‌تر انتظار می‌رود، ارزشمند است».

اولین قدم تأیید این است که HD 63433 d در واقع یک سیاره سنگی است. JWST در این امر نقش دارد، زیرا ابزار MIRI آن قبلاً برای ثبت انتشار حرارتی سیارات فراخورشیدی سنگی استفاده شده است. این اندازه‌گیری‌ها معیاری را ارائه می‌کنند که اخترشناسان می‌توانند از آن برای مقایسه مشاهدات JWST از HD 63433 d با سایر سیارات سنگی استفاده کنند. نویسندگان می نویسند: «علاوه بر این، روشنایی غیرمعمول ستاره باید فوتون های زیادی را برای انجام این اندازه گیری های حساس فراهم کند.

بیشتر سیارات سنگی، از جمله زمین، پس از شکل گیری اولیه، سیارات آذرین اقیانوسی هستند. ضربات مکرر سطح سیاره را مذاب نگه می دارد. اما برخی، مانند HD 63433 d، برای میلیاردها سال نیمه مذاب باقی می مانند. این ممکن است آنها را محکوم به بی جانی ابدی کند، اما همانطور که این مطالعه نشان می دهد، آنها چیزهای زیادی برای گفتن به ما دارند.

این ممکن است کلیدی باشد که رمز و راز آن را باز می کند یک تفاوت کوچک در شعاع سیاره.