کشف یک سیاره فراخورشیدی عجیب در «بیابان داغ نپتون»

اخترشناسان دانشگاه وارویک (University of Warwick) انگلستان در جدیدترین مطالعه خود از راز یک سیاره فراخورشیدی (خارج از منظومه شمسی) منحصر‌به‌فرد پرده برداشته‌اند. در سال ۲۰۱۸ دانشمندان ناظر بر ماهواره تس (TESS) ناسا یک سیاره فراخورشیدی غول‌پیکر موسوم به TOI-849b را در مدار نزدیک ستاره TOI-849 که تقریباً ۷۳۵ سال نوری از ما فاصله دارد، کشف کردند. 

سیاره TOI-849b تقریباً ۴۰ برابر زمین جرم دارد که این جرم معمولاً نشانگر یک غول گازی است و این سیاره نیز جرمی بین زحل و نپتون دارد. از آنجا که دیدن چنین چیزی در یک دنیای گازی عجیب است، دانشمندان می‌گویند که این سیاره شاید روزی یک غول گازی بوده و اکنون تقریباً به هسته جامد خود رسیده است. مطابق فرضیه دیگر ممکن است این سیاره به‌گونه‌ای بسیار غیرمعمول شکل گرفته باشد که به آن اجازه دهد از تجمع زیاد گاز جلوگیری کند.

ستاره میزبان سیاره TOI-849b یک کوتوله زرد است که دمای کمتری از خورشید ما دارد و تقریباً دو میلیارد سال از آن مسن‌تر است. سیاره TOI-849b به ستاره میزبان خود بسیار نزدیک است و دوره مداری آن کمی بیشتر از ۱۸ ساعت است. این بدان معناست که دورترین فاصله آن از ستاره خود تنها ۰.۰۲ واحد نجومی (فاصله معمول بین زمین و خورشید) است. به‌عنوان مثال، سیاره عطارد تقریباً ۲۰ برابر این سیاره یعنی تقریباً در فاصله ۰.۴ واحد نجومی به دور خورشید می‌چرخد.

شعاع، جرم و دوره مداری سیاره TOI-849b آن را در منطقه‌ای قرار داده است که «بیابان داغ نپتون» (hot Neptune desert) نامیده می‌شود. بیابان داغ نپتون یک منطقه مداری می‌باشد و شرایط فیزیکی در آن به‌گونه‌ای است که به‌نظر می‌رسد سیاره‌های بزرگ به‌ندرت در آن شکل می‌گیرند. 

نادر بودن این سیاره‌‌ها با جرم زیاد و دوره مداری نزدیک احتمالاً به‌دلیل ترکیبی از دو فرآیند متأثر از ستاره میزبان است؛ فوتوتبخیر (photoevaporation) و اختلال در جزر و مد. فوتوتبخیر، یونیزاسیون گازها و ذرات ناشی از تابش شدید است و باعث پراکندگی آن‌ها می‌شود. نیروی جزر و مدی نیز تفاوت بین نیروی گرانشی در طرف‌های نزدیک و دور یک جرم است که باعث ایجاد اثر کششی می‌شود.

عواملی که به گم شدن گازهای TOI-849b منجر می‌شوند، می‌توانند شامل هر موردی باشند که انرژی کافی برای از هم پاشیدن و پراکنده کردن جو آن را به فضا ایجاد کند. این بدان معنی است که هرگونه عاملی از برخورد سیاره‌ای، اختلال جزر و مدی و فوتوتبخیر می‌توانسته در این امر دخیل باشد. 

از طرف دیگر، این سیاره می‌تواند در زمانی شکل گرفته باشد که گاز بسیار کمی در آن محیط وجود داشته و شاید به‌دلیل شکل‌گیری نسبتاً دیرهنگام نسبت به عمر ستاره میزبان خود یا شکل‌گیری در شکاف موجود در قرص پیش سیاره ای باشد که تا حد زیادی عاری از گازها است.

اگرچه ما هنوز جزئیات شکل‌گیری و تاریخ غیرمعمول TOI-849b را نمی‌دانیم، کشف آن سرنخ‌های اخترفیزیکی را در مورد مکانیک شکل‌گیری سیاره‌ای و بینش‌های جدید درباره ترکیب احتمالی هسته‌های غول‌های گازی ارائه می‌دهد.