راز اجرامی به نام "زیر-زنپتون"

* بیشتر فراسیاره‌هایی با اندازه‌ی میان زمین و نپتون که تاکنون یافته شده احتمالا همگی دنیاهای آبند، سیاره‌هایی که هر یک هزاران برابر زمین آب دارند و شاید در کهکشان راه شیری فراوان‌تر از سیاره‌های سنگی زمین‌سان باشند.

برداشت هنری از سامانه‌ی کی۲-۱۳۸، که دستکم پنج سیاره‌ی "زیر-نپتون" نزدیک به ستاره‌ی مرکزی دارد. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر

در حدود ۲۰ سال گذشته، وجود هزاران فراسیاره به تایید رسیده. تنها فضاپیمای کپلر ناسا که به تازگی بازنشسته شد ۲۷۰۲ فراسیاره‌ی تاییدشده، و چندین هزار "نامزد فراسیاره‌"ی دیگر که هنوز در انتظار تاییدند یافته بود. [فراسیاره: سیاره‌ی فراخورشیدی، سیاره‌ای که به گرد ستاره‌ای به جز خورشید می‌چرخد.]

بسیاری از فراسیاره‌ها کاملا متفاوت با سیاره‌های سامانه‌ی خورشیدی‌اند. برای نمونه، اَبَرزمین‌ها تا دو برابر زمین قطر دارند، و زیر-نپتون‌ها (یا زیرنپتون‌ها) دو تا چهار برابر آن. (قطر نپتون حدود چهار برابر زمین است.)

ریزنپتون‌ها اجرامی کم-شناخته شده‌اند و بحث و گفتگوهای بسیاری درباره‌ی آنها جریان دارد، از جمله درباره‌ی چگونگیِ پیدایششان. همنهش (ترکیب) آنها هنوز ناشناخته است، و آگاهی از آن می‌تواند به ما در شناخت ریشه‌شان کمک کند. يژوهشی در گذشته نشان می‌داد که زیرنپتون‌ها یا "کوتوله‌ی گازی" با هسته‌های سنگی‌اند که توسط پوششی سرشار از هیدروژن و هلیوم در بر گرفته شده، یا "دنیاهای آب"ند که بخش بزرگی از آنها آب مایع و یخزده به همراه سنگ و گازست.

دانشمندان برای بررسی ساختار زیرنپتون‌ها، شبیه‌سازی‌هایی از چگونگی رشد سیاره‌ها انجام دادند تا بهترین سناریوهای کاربردی برای توضیح جرم‌ و قطر فراسیاره‌های شناخته شده را پیدا کنند. اخترشناسان به کمک جرم و قطر یک سیاره می‌توانند چگالی میانگین آن را برآورد کنند. سپس با دانستن چگالی، به کمک شبیه‌یازی‌های رایانه‌ای می‌توانند همنهش‌هایی از گاز، سنگ، یخ یا آب که با این چگالی‌ها همخوانی بهتری داشته باشد را بیابند.

پژوهشگران دریافتند احتمال این که زیرنپتون‌ها دنیاهای آب باشند بیشتر است تا کوتوله‌های گازی. آنها می‌گویند هر زیرنپتون دستکم ۲۵ درصد، و چه بسا بیش از ۵۰ درصد جرمش از آب مایع یا یخزده است. (زمین ما تنها ۰.۰۲ درصد جرمش از آبست.)

لی زِنگ، دانشمند سیاره‌ای از دانشگاه هاروارد در کمبریج ماساچوست و نویسنده‌ی اصلی پژوهش می‌گوید: «پژوهش ما نشان می‌دهد که تنها در فهرست کپلر -چه تایید شده و چه نامزد- حدود ۱۰۰۰ دنیای آب وجود دارد. از دید آماری بخواهیم بگوییم، این دنیاهای آب می‌توانند از سیاره‌های سنگی زمین‌سان هم فراوان‌تر باشند. شاید هر ستاره‌ی خورشیدسان معمولی (ستاره‌ای تقریبا هم‌جرم خورشید) یک یا دو دنیای آب داشته باشد.»

پژوهشگران فراسیاره‌های پیرامون ستارگان خورشیدسان را به چهار دسته‌ی عمده بخش کردند:

- دنیاهای سنگی با قطری تا دو برابر زمین.

- دنیاهای آب با قطر دو تا چهار برابر زمین که بیش از ۲۵ درصدِ هر یک را آب مایع یا یخزده تشکیل داده.

- سیاره‌های گذرشی (Transitional) با قطر ۴ تا ۱۰ برابر زمین که سرشار از یخند و پوشش‌های گازی چشمگیری دارند.

- غول‌های گازی با قطر بیش از ۱۰ بابر زمین که به طور عمده از گاز هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند.

این هنوز یک رازست که چرا سامانه‌ی خورشیدی ما سیاره‌ای با بزرگیِ میان زمین و نپتون ندارد، و چرا سامانه‌های سیاره‌ایی که کپلر دیده اغلب سیاره‌های نزدیک به ستاره‌شان بیش از سامانه‌ی خورشیدی است. گشودن این رازها می‌تواند به شناخت ما از چگونگی پیدایش سامانه‌های سیاره‌ای در کل کمک کند.

زنگ می‌گوید: «شاید سامانه‌ی خورشیدی ما کمتر رایج باشد. سامانه‌هایی که در آنها، ابرزمین‌های سنگی و زیرنپتون‌های پرآب نزدیک به ستاره دارند شاید در کهکشان راه شیری رایج‌تر از سامانه‌ی خورشیدی ما باشند.»

این دانشمندان جزییات یافته‌های خود را در شماره‌ی ۲۹ آوریل نشریه‌ی "یافته‌های آکادمی ملی علوم" منتشر کرده‌اند.

--------------------------------------------

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

exoplanet - Earth - Neptune - planet - Milky Way galaxy - star - NASA - Kepler spacecraft - super-Earth - sub-Neptune - Neptune - gas dwarf - hydrogen - helium - water world - Li Zeng - Harvard University - Cambridge - Massachusetts - sunlike - Gas giant - planetary system - Proceedings of the National Academy of Sciences

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان