سیارات منظومه تراپیست-1 سنگی و مملو از آب هستند

سیارات منظومه تراپیست-1 در مدارهای‌شان به دور ستاره کوتوله فوق‌سرد گردش می‌کنند. این سیارات که عمدتا سنگی هستند بر اساس مطالعه جدید انجام شده ظرفیت داشتن آب مایع آنها حتی بیشتر از سیاره زمین است.

این تحقیق جدید چگالی سیارات موجود در این منظومه فشرده نسبت به مطالعات پیشین با دقت بسیار بیشتری اندازه گیری کرده است. یافته‌ها نشان می‌دهد که در بعضی از این سیارات بیش از 5 درصد جرم می‌تواند از آب مایع تشکیل شده باشد. وجود آب در منظومه تراپیست یک پیش از این نیز گزارش شده بود.

این میزان یعنی 250 برابر بیشتر از مقدار آب موجود در اقیانوس‌های زمین. سایمن گریم (Simon Grimm) دانشمند سیارات فراخورشیدی از دانشگاه برن در اتریش است. وی که با تیمی از محققین با دقت زیادی به مدلسازی چگالی این هفت سیاره پرداخته است، با ایمیلی در پاسخ به وب‌سایت اسپیس گفت :

تمام سیارات منظومه تراپیست-1 بسیار به زمین شباهت دارند. آنها هسته‌های جامد دارند و با اتمسفر احاطه شده‌اند.

به علاوه محققان برای محدود کردن برآوردشان از ترکیبات این سیارات فراخورشیدی به یافته‌هایی دست یافته‌اند که ویژگی‌های آشنایی را نشان می‌دهد. آقای گریم می‌گوید :

تراپیست-1e یک سیاره فراخورشیدی است که از لحاظ جرم، شعاع و انرژی دریافتی از ستاره میزبان بیشترین شباهت را با زمین دارد.

سیارات منظومه تراپیست-1 ؛ یک منظومه سیاره‌ای منحصر به فرد

در سال 2016، ستاره‌‌شناسان با استفاده از تلسکوپ کوچک جنوبی گذر سیاره‌ها و خرده‌سیاره‌ها (TRAPPIST) در کشور شیلی سه سیاره را که به دور ستاره کم نور ترپیست-1 گردش می‌کردند، شناسایی کردند. کمتر از یک سال بعد، ناسا کشف هفت سیاره در این منظومه را تایید کرد. همه این سیارات در ناحیه زیست‌پذیر این ستاره کوتوله در مدار خود حرکت می‌کردند. در ناحیه زیست‌پذیر یک ستاره آب می‌تواند به حالت مایع در سطح سیاره وجود داشته باشد.


بیشتر بخوانید :‌ تراپیست-۱ دو برابر خورشید سن دارد


منظومه تراپیست-1 را می‌توان بزرگترین اجتماع سیارات سنگی که در ناحیه زیست‌پذیر یک سیاره قرار دارند، لقب داد. سامانه تراپیست-1 در فاصله 40 سال نوری از زمین واقع شده است. آقای گریم و همکارانش تصمیم گرفتند تا این منظومه سیاره‌ای را با استفاده از تکنیکی به نام “تغییرات زمان‌بندی گذر” (TTV) مورد اندازه‌گیری قرار دهند. با مشاهده تغییرات کوچک مقدار زمانی که طول می‌کشد تا یک سیاره بین ستاره خودش و زاویه دید ما گذر کند، که اصلاحا گذر یا ترنسمیت نامیده می‌شود،‌ تکنیک TTV به محققان اجازه می‌دهد تا حساس‌ترین مشاهدات از جرم‌ها و چگالی‌ها سیارات را به انجام برسانند. دکتر گریم در ای رابطه می‌گوید :

استفاده از تکنیک TTV در حال حاضر تنها روش برای تعیین جرم و به تبع آن چگالی سیاراتی مانند سیارات منظومه تراپیست-1 است.

دکتر گریم می‌‌گوید سایر روش‌ها به کار نمی‌آیند، چرا که وزن سیارات بسیار کم و یا خود ستاره مادر بسیار کم‌نور است. این متد ستاره‌شناسان را قادر می‌سازد جرم سیارات را در تناسب با جرم‌های ستاره‌ای به دست آورند. سپس با استفاده از شعاع سیاره، که هنگام گذر سیاره از مقابل ستاره‌اش به دست می‌آید، به سادگی می‌توان چگالی یک سیاره را با استفاده از این تکنیک به دست آورد.

منظومه تراپیست یک
این یک تصویر هنری است که هفت سیاره منظومه تراپیست-1 را در کنار زمین نشان می‌دهد. مطالعات جدید انجام شده نشان می‌دهد این سیارات مواد فرار زیادی مانند آب دارند. (اعتبار : M. Kornmesser / سازمان فضایی اروپا)

محققان با تکیه بر داده‌هایی که از تلسکوپ فضایی اسپیتزر و چندین تجهیزات متعلق به رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی به دست آورده‌اند، مشاهدات دقیقی به عمل آوردند که می‌تواند تغییرات مدارهای سیاره‌ای را آشکار کند. اگر یک سیاره به تنهایی حول ستاره‌ خودش گردش کند، در این حالت تنها کشش گرانشی که احساس می‌کند از جانب ستاره مادر خود است. اما در صورتی که منظومه سیاره‌ای مفروض دو یا چند سیاره داشته باشد، برهم‌کنش گرانشی سیارات به یکدیگر منجر می‌شود متناسب با جرم‌شان بر روی یکدیگر نیرو جاذبه وارد کنند. این جابه‌جایی‌ها به جرم، فاصله و سایر پارامترهای مداری سیارات بستگی دارد.


بیشتر بخوانید : جزر و مدهای بزرگ شرایط حیات در سیارات تراپیست-۱ را به وجود آورده‌اند


نکته مهم آنکه برای منظومه‌های سیاره‌ای شلوغی مانند تراپیست-1 دانستن تاثیراتی که سیارات بر روی یکدیگر دارند، بسیار چالش برانگیز است. چرا که هر کدام از سیارات از جانب دو سیاره قبل و بعد از خود کشش گرانشی احساس می‌کند. انجام اندازه‌گیری‌ها در خصوص سیارات منظومه تراپیست-1 بدلیل هماهنگی زیادی که میان گردش‌های مداری‌شان وجود دارد بسیار آسان است. گردش هماهنگ سیارات منظومه تراپیست-1 یک زنجیره رزونانسی را بوجود آورده است که همه آنها را به هم متصل می‌کند و در گذر زمان منجر به یک تکامل آهسته و آرام شده است. گریم در این رابطه می‌گوید :

تراپیست یک را به عنوان یک منظومه سیاره‌ای ویژه می‌شناسیم، چرا که همه سیارات آن در وضعیت رزونانس قرار دارند.

گریم با استفاده از یک شبیه‌سازی پیش از این تهیه کرده بود، مدارهای سیارات منظومه تراپیست-1 را محاسبه و آن را بر داده‌های تجزیه و تحلیل به روش TTV منظبق کرد. تیم مطالعاتی گریم، با استفاده از داده‌های 200 گذر، جرم و چگالی این سیارات را مدل‌سازی و مدارهای آنها را تا جایی‌که ترنسمیت‌هایی که مشاهده کرده بودند منطبق بود، شبیه‌سازی کردند.

در نتیجه این فعالیت‌ها این محققان دریافتند که چگالی‌های سیارات منظومه تراپیست-1 در یک بازه 0.6 تا 1 برابر چگالی سیاره زمین قرار دارند. هر هفت مورد این سیارات مملو از آب هستند، که مقدار آب موجود در آنها به 5 درصد جرمّان نیز می‌رسد. برای مقایسه باید گفت که تنها 0.02 درصد از جرم سیاره خاکی ما را آب تشکیل داده است.


بیشتر بخوانید : کشف نخستین علائم آب در منظومه تراپیست-۱


تراپیست-1b و تراپیست-c که درونی‌ترین سیارات منظومه تراپیست به شمار می‌روند، به احتمال زیاد هسته‌های سنگی دارند و توسط اتمسفر متراکمی که ضخامت بیشتری از جو زمین دارد، احاطه شده‌اند. این دو سیاره که در فاصله کمی از ستاره‌شان واقع شده‌اند. داغ‌ترین سیاراتی هستند که تاکنون کشف شده‌اند و اتمسفری ضخیم و دارای بخار دارند. در سوی مقابل اما به نظر می‌رسد سیارات دورتر در این منظومه پوشیده از یخ باشند.

تراپیست
آمار ارائه شده در این تصویر دوره مداری، فاصله از ستاره میزبان، شعاع، جرم و چگالی سیاره و در نهایت گرانش سطحی هفت سیاره منظومه تراپیست-1 را با یکدیگر و نیز با سیاراه داخلی منظومه شمسی مقایسه کرده است. شعاع بزرگترین مدار سیارات تراپیست یک تقریبا با شعاع مریخ برابر است؛ به این معنا که در فاصله مشابه‌ای که در منظومه شمسی چهار سیاره واقع شده است، در منظومه تراپیست-1 هفت سیاره وجود دارد. (اعتبار : ناسا / آزمایگاه پیشرانش جت / کالتک)

سیاره تراپیست-1d سبک‌ترین سیارات منظومه تراپیست-1 است و تنها 30 درصد زمین جرم دارد. وجود یک اتمسفر بزرگ، اقیانوس و یا یک لایه یخی از جمله دلایلی هستند که برای توجیه این حجم کم بیان می‌شوند. سه سیاره تراپیست-1f، تراپیست-g و تراپیست-h، از آن جهت که فاصله زیادی تا ستاره میزبان دارند احتمالا تمامی موجودیِ آب آنها به صورت یخ زده بر روی سطح قرار دارد. در این سه سیاره احتمالا اتمسفر نازکی وجود دارد که برخلاف زمین عاری از هرگونه ملکول سنگین است.

سیاره تراپیست-e1 ، بیشترین شباهت را با کره خاکی ما دارد و به عنوان تنهای سیاره‌ای که چگالی بیشتری نسبت به زمین دارد، احتمالا هسته آهنی چگال‌تر دارد و نیز اتمسفر زمین، اقیانوس و یا سطح یخ زده در آن دیده نخواهد شد.

محققان هشدار داده‌اند که این نتایج جدید که در مجله Astronomy & Astrophysics به چاپ رسیده است، به طور مستقیمی به زیست‌پذیری این سیارات ارتباطی ندارد. اگرچه به دانشمندان کمک خواهد کرد تا درک بهتری از شرایط موجود در این منظومه شلوغ داشته باشند و بدین وسیله به برداشتن گام‌هایی در مسیر پاسخ به این پرسش که آیا سیارات منظومه تراپیست-1 ظرفیت زیست‌پذیری دارند یا خیر، کمک خواهند کرد.

بیشتر بخوانید :

منبع : space



ارسال نظر