هنگامی که کارولین پیولت برای اولین بار شروع به نگاه کردن به سیاره فراخورشیدی موسوم به WASP-107b که یک غول گازی است که در حال چرخش دور ستاره‌ای در صورت فلکی ویرجین است و حدود ۲۱۲ سال نوری از ما دور است، کرد، او بیشتر علاقه‌مند به کشف آنچه درون آن بود شد. پیولت، دانشجوی دکترای مؤسسه تحقیق در مورد سیارات فراخورشیدی دانشگاه مونترال در مورد این موضوع گفته است که او اساساً می‌خواسته دقیق‌ترین داده‌ها را در مورد آنچه جو ایجاد شده است به دست آورد. برای این کار، او گفته است که ابتدا باید جرم آن را محاسبه کند که بخشی معمول از انجام طیف‌سنجی انتقال، که اخترشناسان از آن برای تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی سیارات خارج سیاره استفاده می‌کنند، است. در عوض، آنچه پیولت یافت، چیزی را که ستاره شناسان درباره چگونگی شکل‌گیری برخی سیارات می‌دانند، باطل می‌کند. ما انتظار نداشتیم آنچه را مشاهده کردیم پیدا کنیم.
مشاهدات جدید مدل کلاسیک تشکیل سیارات را نقض کرده است
تاکنون، نظریه تشکیل سیاره تمایل داشته است از الگوهایی پیروی کند که در منظومه شمسی خود می‌بینیم. وقتی ستارگان تشکیل می‌شوند، توسط دیسک غبار و گاز به نام دیسک پیش سیاره احاطه می‌شوند. این چیزهایی است که موارد مورد نیاز تشکیل شدن یک سیاره را برای آنچه که در نهایت تبدیل به یک سیاره می‌شود فراهم می‌کند. در مدل‌های کلاسیک، بر اساس آنچه ستاره شناسان درباره مشتری و زحل می‌دانند، غول‌های گازی نیاز به داشتن هسته‌ای جامد حداقل ده برابر جرم زمین دارند تا قبل از ناپدید شدن دیسک، گاز کافی جمع کنند. بدون آن هسته غول‌پیکر، ستاره شناسان معتقد بودند که سیارات قادر به ساخت و نگهداری بسته‌های گازی بزرگی نیستند که آن‌ها را به غول‌های گازی تبدیل کرده است.
اما WASP-107b این قوانین را نقض می‌کند. حتی اگر آن از نظر اندازه با مشتری قابل مقایسه باشد، باز هم ده برابر سبک‌تر است و آن را به جرم نپتون نزدیک می‌کند و آن را به یک «سوپر پف»، یا یکی از کم چگال‌ترین سیارات فراخورشیدی کشف‌شده تبدیل می‌کند. پیولت نتیجه گرفت که هسته WASP-107b بیش از چهار برابر جرم زمین نیست، به این معنی که بیش از ۸۵ درصد از جرم این سیاره را می‌توان در لایه ضخیم گاز موجود در اطراف هسته آن یافت. در مقایسه با نپتون، لایه گاز فقط ۵ تا ۱۵ درصد از جرم کل آن را تشکیل می‌دهد.
برای پیچیده‌تر کردن مسائل، WASP-107b به طرز باورنکردنی به ستاره خود نزدیک است و این مقدار بیش از ۱۶ برابر زمین نسبت به خورشید، با مداری فقط ۵٫۷ روز است. پیولت توضیح می‌دهد اگر این سیاره در ابتدا به همان مکانی که در حال حاضر است تشکیل شده باشد، هیچ راهی برای تبدیل شدن آن به یک غول گازی وجود ندارد. پیولت در مورد این موضوع گفته است:
برای ترشح گاز کافی برای تبدیل شدن به غول گازی، فرآیند تشکیل باید خیلی سریع اتفاق بیفتد. بنابراین این باید در یک محیط سردتر اتفاق بیفتد، به این معنی که باید از ستاره دور باشد. با توجه به نظریه‌های قبلی، وجود WASP-107b معنایی نداشت.
سوپر پف‌ها نوعی از سیاره‌های فراخورشیدی هستند
برای توضیح چگونگی پیدایش WASP-107b، پیولت و تیمش به دنبال سیاره‌ای دیگر بودند و به نظریه‌ای که قبلاً فقط در سیارات «سوپر پف» کوچک‌تر اعمال شده بود. ستاره شناسان متوجه شدند که WASP-107c، سیاره دیگری که به دور ستاره WASP-107b می‌چرخد اما با مداری بسیار بزرگ‌تر از سه سال، دارای مدار خارج از مرکز یا بیضی‌شکل است. پیولت توضیح در این باره توضیحاتی را داده است:
این چیزی در مورد تاریخچه سیستم به ما می‌گوید. WASP-107b به احتمال زیاد دورتر از ستاره فعلی خود نسبت به مکان فعلی شکل گرفته است و اساساً توسط WASP-107c به مدار فعلی خود اصابت کرد.
در حالی که مدار WASP-107b به دلیل مجاورت با ستاره به یک دایره نرمال می‌شود، پیولت توضیح می‌دهد که مدار خارج از مرکز WASP-107c نوعی از آنچه در سیستم اتفاق افتاده است را حفظ می‌کند.
بیورن بنکه که سرپرست پیولت و استاد اخترفیزیک در دانشگاه مونترال است، در بیانیه مطبوعاتی گفت:
این کار به مبانی نحوه شکل‌گیری و رشد سیارات غول‌پیکر پرداخته است.
اکنون که کار وی برای شناسایی جرم WASP-107b به پایان رسیده است، پیولت می‌تواند به هدف اصلی خود یعنی کشف این که این کره خاکی واقعاً از چه چیزی ساخته شده است بازگردد. اما او گفته است که روش رسیدن به این هدف برای همیشه تغییر کرده است. او می‌گوید:
این موضوع باعث می‌شود بیشتر درباره شکل‌گیری سیارات فکر کنم. این چیزی نیست که قبلاً درباره آن فکر کرده باشم. من بیشتر روی شیمی متمرکز شده بودم. اکنون من از خود می‌پرسم که ساختار داخلی مواد چه چیزی می‌تواند در مورد تاریخ کره زمین به ما بگوید. جرم و شعاع خیلی بیشتر از آنچه فکر می‌کنید به شما می‌گویند.
نظرات