جو سیارات فرا خورشیدی

جو سیارات فراخورشیدی: خشک، غبارآلود؟

دو گروه از دانشمندان با پشت سر گذاردن محدودیتهای تلسکوپ فضایی اسپیتزر موفق شدند سرنخهایی در مورد «سیارات داغ مشتری مانند» به دست آورند. ستاره شناسان برای اولین بار نگاهی به شیمی جو روز هنگام «مشتریهای داغ» - سیارات پرجرمی که بسیار نزدیک ستاره میزبان خود می چرخند – داشته اند. سمت روز دو عدد از این سیارات به نظر می رسد که بدون آب حتی به شکل بخار باشد و احتمالاً با غبار پوشیده شده است. دو گروه مجزا به سرپرستی کارل جی گریل میر (Carl J. Grillmair) از Caltech و ال جرمی ریچاردسون (L. Jeremy Richardson) از مرکز پروازهای فضایی   گدارد ناسا با تلسکوپ فضایی اسپیتزر متعلق به ناسا طیف گسیلشی سیاراتی را مشاهده نمودند که از مقابل ستاره های HD209458 در صورت فلکی اسب بالدار (Pegasus) و HD189733 در صورت فلکی روباهک (Vulpecula) عبور نمودند. شرح تصویر: در این برداشت هنری از نزدیک یک سیاره مشتری داغ، سمت شب سیاره بر اثر گرمای جذب شده از سمت روز بسیار داغ آن که توسط بادهای سراسری به سمت شب آورده می شود، در حال برافروختن و نور دادن است. روش انجام کار: یک طیف فروسرخ از ستاره به تنهایی در هنگامیکه سیاره آن در پشتش قرار دارد بگیرید. طیف دیگر را هنگامیکه سیاره از پشت آن خارج شده و سمت روشن خود را نشان می دهد تهیه نمایید. طیف اول را از دومی کم کنید. به همین سرعت طیف سیاره تنها را خواهید داشت. به نظر آسان می آید. اما گسیلش سیارات آن چنان ضعیف است – ستاره های آنها حتی در طول موجهای میانی فروسرخ حدود 500 بار درخشانتر هستند – که این روش بسیاری از حدود تلسکوپ اسپیتزر را تحت آزمایش قرار داد. بنابراین هیچ کس منتظر یک طیف پرارزش با تعداد زیادی علایم و نشانه های مولکولی نبود. در واقع طیف هر دو سیاره تقریباً بدون شکل خاص به نظر می رسد. هیچ یک از گروهها گسیلهای مورد انتظار از بخار آب را که باید در جو سیارات فراخورشیدی فراوان باشد نیافت. با این وجود اکسیژن از فراوانترین عناصر کیهان می باشد و خود سیارات که احتمالاً بیشتر از هیدروژن تشکیل شده اند؛ پس این دو باید با یکدیگر ترکیب شده و آب (H2O) تولید کنند. گروه ریچاردسون در شماره 22 فوریه مجله Nature ادعا نمود که اثری ظریف از سیلیکات در طیف HD209458b دیده است که اشاره بر وجود صخره های مرتفع غبار دارد که ممکن است سیگنالهای بخار آب را که در عمقهای پایینتر قرار دارند مخفی کرده باشد. اما گروه سومی به سرپرستی مارک آر سوین (Mark R. Swain) از آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا نتوانست در تحلیل خود از داده های ریچاردسون، وجود سیلیکات را تأیید کند. آدام باروز (Adam Burrows) تئوریسین از دانشگاه آریزونا و همکار نویسنده در مقاله گریل میر در مجله    Astrophysical Journal در مورد ستاره HD189733b می گوید «من متعجبم که آنها می گویند آب وجود ندارد. این حرف بی موقع و زود هنگام است.» درواقع تریستان گویلوت ( رصد خانه نیس فرانسه) گمان می کند که طیف های بدون شکل خاص ممکن است به جوی که بیشتر آن همدما است دلالت نماید. یکی از آنها تقریباً هیچ تغییر دمایی را در ارتفاع، حداقل در سطوحی که با طیف نگار تلسکوپ اسپیتزر کاوش شده است نشان نمی دهد. او می گوید: «بدون سیما بودن یا نبودن؛ مسأله شگفت آور این است.» تلسکوپ اسپیتزر همچنین گذر این سیارات و سایر سیارات فراخورشیدی را در طول موجهای بلندتر و کوتاهتر از فروسرخ رصد کرد. تحلیل این اطلاعات توسط گروههای مختلف به تدریج در حال انجام و پیشرفت است، اما آدام باروز در انتظار موارد غیر منتظره است: «این موضوع تا این اواخر کاملاً جنبه نظری داشت. وقتی اطلاعات واقعی به دست می آید همیشه موارد شگفت آوری وجود خواهد داشت.» شاهکار اندازه گیری سیاره فراخورشیدی: HD189733b یکی از دو سیاره مشتری داغ که توسط اسپیتزر رصد شده است، اولین سیاره فراخورشیدی است که قطر آن فقط از طریق هندسی اندازه گیری شده است. رصد گذر سیاره از ستاره میزبانش نشان می دهد که قطر سیاره 17 درصد از قطر ستاره بیشتر است. اما خود ستاره چقدر بزرگ است؟ گروهی به سرپرستی داگلاس آر گیس (Douglas R. Gies) و الین کی باینس (Elin K. Baines) از دانشگاه ایالت جرجیا موفق شدند اندازه زاویه ای ستاره را با استفاده از تداخل سنج چارا (CHARA) در مونت ویلسون کالیفرنیا اندازه بگیرند: 38/0 میلی  ثانیه کمان با معلوم بودن فاصله سیاره – 63 سال نوری ( که از اندازه گیریهای اختلاف منظر توسط فضاپیمای اروپایی هیپاراکوس) قطر ظاهری آن به اندازه درست 1/1 میلیون کیلومتر به دست می آید. این مقدار اندکی بزرگتر از براوردهای اولیه بر مبنای طیف ستاره می باشد. در نتیجه HD189733b قطری به اندازه 185000 کیلومتر دارد که با 10 درصد تفاوت، حدود یک سوم بزرگتر از مشتری می باشد. با توجه به اینکه جرم سیاره از پدیده جابجایی دوپلر در طیف ستاره میزبان مشخص شده است، چگالی آن نیز قابل محاسبه است: حدود 75/0 گرم بر سانتیمتر مکعب، تقریباً برابر با چگالی زحل.