ستاره شناسان یک سیاره فراخورشیدی را کشف کردند که در حال نابودی است

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، مرگ قریب الوقوع Kepler-۱۶۵۸b در حالی که به دور ستاره پیر خود می‌چرخد، فرصتی را برای دانشمندان فراهم می‌کند تا بینشی در مورد سرنوشت سیارات دیگر و منظومه‌های خورشیدی در حال تکامل آن‌ها به دست آورند.

اخترشناسان یک کشف پیشگامانه از یک سیاره فراخورشیدی انجام داده اند که مدار آن با چرخش به دور یک ستاره پیر در حال بدتر شدن است. سیاره محکوم به فنا که برای اولین بار توسط تلسکوپ فضایی کپلر کشف شد، در مسیر برخورد با ستاره در حال انبساط خود قرار دارد که در نهایت منجر به نابودی آن می‌شود.

کشف یک سیاره فراخورشیدی که مدار آن در حین چرخش به دور یک ستاره پیر در حال فروپاشی است، با ارائه اولین نگاه از یک منظومه شمسی در مراحل پایانی آن، درک جدیدی از روند تدریجی فروپاشی مداری سیاره‌ای ارائه می‌کند. اعتقاد بر این است که سرنوشت یک ستاره سرنوشت نهایی بسیاری از سیارات از جمله زمین در حدود ۵ میلیارد سال خواهد بود. به گفته دانشمندان، سیاره فراخورشیدی Kepler-۱۵۶۸b کمتر از ۳ میلیون سال تا پایان یافتن آن باقی مانده است.

اشلی چونتوس، عضو فوق‌دکتری اخترفیزیک در پرینستون، هنری نوریس راسل، گفت: ما نظریه‌پردازان را برای دهه‌ها پیش‌بینی سرنوشت ستارگان و سیارات آن‌ها داشته‌ایم، اما پیش از این هرگز مشاهداتی برای آزمایش آن‌ها نداشتیم. ما همچنین می‌توانیم در مورد منظومه شمسی خودمان فکر کنیم. زمانی که خورشید تمام هیدروژن خود را به هلیوم ذوب کند، زمین چقدر زنده می‌ماند؟ ما ایده‌هایی داریم، اما در نهایت سخت است که به طور قطعی بگوییم. این سیستم‌های تک سیاره‌ای برای کمک به تثبیت این نظریه‌های مختلف بسیار مهم هستند.

Chontos دومین نویسنده یک مطالعه جدید در Astrophysical Journal Letters است که مشاهدات محققان از سیاره فراخورشیدی محکوم به فنا را توصیف می‌کند.

نویسنده اول شریاس ویساپراگادا، عضو ۵۱ پگاسی b در دانشگاه هاروارد و موسسه اسمیتسونیان است. او گفت: ما قبلاً شواهدی را برای سیارات فراخورشیدی مارپیچی به سمت ستاره‌هایشان کشف کرده‌ایم، اما هرگز چنین سیاره‌ای را در اطراف یک ستاره تکامل‌یافته ندیده‌ایم.

برای ستارگانی شبیه به خورشید، «تکامل یافته» به آن‌هایی اطلاق می‌شود که تمام هیدروژن خود را به هلیوم ذوب کرده و به مرحله بعدی زندگی خود منتقل کرده اند. در این مورد، ستاره شروع به گسترش به یک غول فرعی کرده است. ویساپراگادا گفت: تئوری پیش‌بینی می‌کند که ستارگان تکامل‌یافته در کاهش انرژی از مدار سیارات خود بسیار مؤثر هستند، و اکنون می‌توانیم این نظریه‌ها را با مشاهدات آزمایش کنیم.

سیاره فراخورشیدی بدبخت کپلر-۱۶۵۸b نامگذاری شده است. همانطور که از نام آن پیداست، ستاره شناسان آن را با تلسکوپ فضایی کپلر، یک ماموریت پیشگام برای شکار سیاره کشف کردند که در سال ۲۰۰۹ به فضا پرتاب شد. این جهان اولین نامزد جدید سیاره فراخورشیدی بود که کپلر تا به حال رصد کرده بود، در آن زمان به آن KOI ۴.۰۱ - چهارمین شیء لقب گرفت. مورد علاقه شناسایی شده توسط کپلر. (KOI ۱، ۲ و ۳ قبل از پرتاب کپلر شناسایی شده بودند.)

در اوایل، KOI ۴.۰۱ به عنوان مثبت کاذب رد شد. یک دهه می‌گذرد تا Chontos، با نگاه کردن به امواج لرزه‌ای که از میان ستاره‌اش حرکت می‌کنند، متوجه شود که دلیل اینکه داده‌ها با مدل مطابقت ندارند این است که دانشمندان فکر می‌کنند در حال مدل‌سازی جسمی به اندازه نپتون در اطراف ستاره‌ای به اندازه خورشید هستند. Chontos و همکارانش نشان دادند که این سیاره و ستاره آن هر دو بسیار بزرگتر از آنچه در ابتدا پیش‌بینی می‌شد هستند، در آن زمان این شیء رسماً به عنوان ورودی ۱۶۵۸ وارد فهرست کپلر شد.

Kepler-۱۶۵۸b یک مشتری به اصطلاح داغ است، لقبی که به سیارات فراخورشیدی همتراز با جرم و اندازه مشتری، اما در مدار‌های بسیار نزدیک به ستاره‌های میزبانشان داده می‌شود. برای Kepler-۱۶۵۸b، این فاصله فقط یک هشتم فضای بین خورشید ما و تنگ‌ترین سیاره در حال گردش آن، عطارد است؛ و برخلاف مدار ۸۸ روزه عطارد، Kepler-۱۶۵۸b تنها در ۳.۸ روز به دور ستاره خود می‌چرخد.

برای مشتری‌های داغ و سایر سیارات بسیار نزدیک به ستاره هایشان، فروپاشی مداری و برخورد اجتناب ناپذیر به نظر می‌رسد. اما اندازه‌گیری چگونگی چرخش سیارات فراخورشیدی در زهکشی ستارگان میزبان چالش‌برانگیز است، زیرا این فرآیند به طرز طاقت‌فرسایی تدریجی است. در مورد Kepler-۱۶۵۸b، مطالعه جدید گزارش می‌دهد که دوره مداری آن در حدود ۱۳۱ میلی ثانیه (هزارم ثانیه) در سال کاهش می‌یابد.

تشخیص این کاهش مستلزم چندین سال مشاهده دقیق بود. این ساعت با کپلر شروع شد و سپس توسط تلسکوپ هیل رصدخانه پالومار در کالیفرنیای جنوبی و در نهایت تلسکوپ بررسی سیارات فراخورشیدی عبوری یا TESS که در سال ۲۰۱۸ به فضا پرتاب شد، انتخاب شد. ستاره آن و باعث کاهش بسیار جزئی درخشندگی ستاره می‌شود. در طول ۱۳ سال گذشته، فاصله بین گذر‌های Kepler-۱۶۵۸b اندکی، اما به طور پیوسته کاهش یافته است.

چرا؟ همین پدیده مسئول بالا آمدن و سقوط روزانه اقیانوس‌های زمین است: جزر و مد.

جزر و مد زمانی ایجاد می‌شود که اجسام در حال گردش روی همدیگر می‌کشند، چه زمین و ماه و چه Kepler-۱۶۵۸b و ستاره آن. هر دو جسم کشش گرانشی بر روی یکدیگر اعمال می‌کنند، اما بدن بزرگتر همیشه برنده است، به این معنی که بدن کوچکتر بیشتر خم می‌شود.

کشش شکل هر بدن را منحرف می‌کند و با واکنش سیاره و ستاره به این تغییرات، انرژی آزاد می‌شود. بسته به فواصل بین آنها، اندازه آن‌ها و سرعت چرخش آنها، این فعل و انفعالات جزر و مدی می‌تواند منجر به هل دادن اجسام از یکدیگر شود - موردی برای زمین و ماه که به آرامی به سمت بیرون می‌چرخد ​​- یا مانند Kepler-۱۶۵۸b به سمت داخل. ستاره.

هنوز بسیاری از محققان در مورد این پویایی ها، به ویژه در سناریو‌های ستاره-سیاره، نمی‌دانند، بنابراین اخترفیزیکدانان مشتاق هستند تا از سیستم کپلر-۱۶۵۸ اطلاعات بیشتری کسب کنند.

Chontos، که تنها چند ماه پیش به پرینستون آمد، گفت که مشتاقانه منتظر است تا در مورد یافته‌های خود با نظریه پردازان و سایر اخترفیزیکدانان اینجا بحث کند.

چونتوس گفت: من یک دانش آموز نسل اول و غیر سنتی هستم. من برای مقطع کارشناسی یا کارشناسی ارشد برای پرینستون درخواست ندادم، زیرا این تصور را در ذهنم داشتم که مردم چگونه خواهند بود – و نمی‌توانستم به بهترین شکل ممکن اشتباه کنم. آن‌ها همه چیز را درست انجام می‌دهند. دلیلی وجود دارد که دپارتمان ما چیزی در حدود ۶۰ پست دکتری دارد؛ و در ساعات قهوه و گفتگوها، من این فرصت را دارم که با افرادی صحبت کنم که مقالات تئوری را نوشته اند که به من الهام می‌بخشد.

ستاره Kepler-۱۶۵۸b تا جایی در چرخه زندگی ستاره‌ای خود تکامل یافته که شروع به انبساط کرده است، درست همانطور که از خورشید ما انتظار می‌رود، و وارد مرحله‌ای شده است که اخترشناسان آن را مرحله زیر غول می‌نامند. نظریه‌پردازان پیش‌بینی کرده‌اند که ساختار درونی ستارگان تکامل‌یافته باید در مقایسه با ستارگان غنی از هیدروژن مانند خورشید ما، با سهولت بیشتری منجر به اتلاف انرژی جزر و مدی گرفته‌شده از مدار سیارات میزبان شود. این امر روند فروپاشی مداری را تسریع می‌کند و مطالعه در مقیاس‌های زمانی انسانی را آسان‌تر می‌کند.

چونتوس می‌گوید: اگرچه از نظر فیزیکی، منظومه این سیاره فراخورشیدی با منظومه شمسی ما - خانه ما - بسیار متفاوت است - هنوز می‌تواند در مورد کارایی این فرآیند‌های اتلاف جزر و مد و مدت زمانی که این سیارات می‌توانند زنده بمانند، به ما بگوید.

او گفت که Kepler-۱۶۵۸b حدود ۲ میلیارد سال سن دارد و در ۱ درصد آخر عمر خود قرار دارد. 

او و همکارانش پیش بینی می‌کنند که این سیاره در حدود ۳ میلیون سال آینده با ستاره خود برخورد خواهد کرد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد این تحقیق، سیاره فراخورشیدی کشف شده در حال مارپیچی تا محو نهایی در اطراف یک ستاره پیر را ببینید.