TOI-1453: کشفی تازه از یک زیرنپتون در سامانه‌ای با دو سیاره فراخورشیدی

به گزارش gsxr و به نقل از ساینس‌دیلی، این ستاره عضوی از یک سامانه دوتایی است، یعنی با یک ستاره دیگر در مدار متقابل قرار دارد، و اندکی کوچک‌تر و سردتر از خورشید ماست.

گفته می‌شود دو سیاره‌ کشف‌شده در مدار این ستاره، یکی از نوع ابرزمین (Super-Earth) و دیگری زیرنپتون (Sub-Neptune) هستند؛ دو گونه سیاره‌ای که در منظومه شمسی ما وجود ندارند، اما در کهکشان راه شیری بسیار رایج‌اند. این کشف می‌تواند سرنخ‌هایی ارزشمند درباره‌ چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیارات در اختیار دانشمندان بگذارد.
 
برای شناسایی این دو سیاره که TOI-1453 b و TOI-1453 c نام‌گذاری شده‌اند، پژوهشگران از داده‌های ماهواره TESS متعلق به ناسا و همچنین طیف‌سنج پرقدرت HARPS-N بهره گرفتند.

دکتر مانو استالپور (اخترفیزیک‌دان دانشگاه لیژ و نویسنده اصلی این مطالعه) می‌گوید: «این دو سیاره ویژگی‌هایی کاملاً متفاوت از هم دارند که آن‌ها را به موردی جالب برای مطالعه بدل می‌کند.»
 
گفتنی است TOI-1453 b اندکی بزرگ‌تر از زمین است و احتمالاً سیاره‌ای سنگی به‌شمار می‌آید. این سیاره تنها در مدت ۴.۳ روز به‌دور ستاره‌اش می‌چرخد، به‌همین دلیل بسیار به ستاره مرکزی نزدیک است.

در سوی مقابل، TOI-1453 c با اندازه‌ای حدود ۲.۲ برابر زمین، جرمی فقط معادل ۲.۹ برابر زمین دارد.

این میزان جرم پایین نسبت به اندازه‌اش، آن را به یکی از کم‌چگالی‌ترین زیرنپتون‌های کشف‌شده تا به امروز تبدیل کرده و این پرسش را پیش می‌کشد که ساختار درونی یا جو آن از چه چیزی تشکیل شده است.
 

 روش‌های کشف: گذر و سرعت شعاعی
 شناسایی سیارات فراخورشیدی همواره کاری پیچیده و چالش‌برانگیز است. در این مطالعه، پژوهشگران از دو روش اصلی استفاده کردند.

نخست، روش گذر (transit) که با استفاده از داده‌های TESS، کاهش نور ستاره هنگام عبور سیاره از مقابل آن را اندازه‌گیری می‌کند و از این راه اندازه و دوره‌ مداری سیاره مشخص می‌شود.

دومین روش، اندازه‌گیری سرعت شعاعی است که به کمک داده‌های HARPS-N انجام شد. این روش تغییرات سرعت ستاره را در اثر نیروی گرانشی سیاره‌ای که به‌دور آن می‌چرخد، بررسی می‌کند و از طریق آن جرم و چگالی سیارات تعیین می‌شود.
 
استالپور ادامه می‌دهد: «تمام این مشاهدات نشان می‌دهند که TOI-1453 c با وجود اندازه‌ی نسبتاً بزرگ، جرمی بسیار اندک دارد. این ویژگی نشان می‌دهد که ممکن است این سیاره جوی ضخیم با غلظت بالای هیدروژن داشته باشد، یا بخش زیادی از ترکیب آن را آب تشکیل دهد. این موارد TOI-1453 c را به گزینه‌ای ایده‌آل برای مطالعات جَوی آینده تبدیل می‌کند.»
 
 رزونانس مداری و مهاجرت سیارات
نکته‌ جالب دیگر در مورد این دو سیاره، پیکربندی مداری آن‌هاست. سیاره‌های TOI-1453 b و TOI-1453 c در آرایشی نزدیک به رزونانس ۳ به ۲ قرار دارند؛ یعنی برای هر سه بار گردش سیاره‌ی داخلی، سیاره‌ی بیرونی تقریباً دو بار مدارش را کامل می‌کند.

چنین رزونانس‌هایی معمولاً نشانه‌ای از پدیده مهاجرت مداری هستند؛ یعنی فرآیندی که در آن سیارات از جایگاه اولیه‌شان حرکت کرده و به مدار نهایی خود می‌رسند. این یافته‌ها اطلاعات ارزشمندی در مورد دینامیک سامانه‌های سیاره‌ای فراهم می‌آورند.
 

 افق‌های پژوهشی آتی
 کشف TOI-1453 c دریچه‌ای تازه برای پژوهش‌های بعدی در زمینه‌ی جو سیارات فراخورشیدی گشوده است.

ابزارهای نیرومندی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) این توانایی را دارند که جو این سیاره را بررسی کرده و ترکیب اصلی آن را مشخص کنند.

اگر مشخص شود که این سیاره جوی غنی از هیدروژن یا ساختاری آبدار دارد، ممکن است درک کنونی ما از زیرنپتون‌ها و روند شکل‌گیری آن‌ها را دگرگون سازد.
 
در مجموع، این کشف نه‌تنها دانسته‌های ما از تنوع سیارات در کهکشان را گسترش می‌دهد، بلکه می‌تواند به فهم بهتر از ریشه‌های سامانه‌ خورشیدی‌ خودمان نیز کمک کند.