آیا تا به حال فکر کردهاید چه بر سر سیاراتی میآید که در مداری بسیار نزدیک به ستاره خود میچرخند؟ ☀️ جو این سیارات به طور مداوم توسط تابشهای شدید بمباران میشود، فرآیندی که میتواند طی میلیونها سال، پوشش گازی یک جهان را از بین ببرد. درک این پدیده، که با نام «تبخیر نوری» (photoevaporation) شناخته میشود، برای کنار هم چیدن داستان زندگی سیارات فراخورشیدی دوردست حیاتی است.
دانشمندان به تازگی از ابزار قدرتمند جدیدی برای انجام این کار رونمایی کردهاند. تیمی از دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز و امپریال کالج لندن، مدل کامپیوتری پیشرفته و متنبازی به نام Wind-AE را توسعه دادهاند که فرار جوی را با جزئیات و سرعتی بیسابقه شبیهسازی میکند.
چه چیزی Wind-AE را به یک ابزار انقلابی تبدیل میکند؟ این مدل برخلاف مدلهای پیشین، ترکیبی پیچیده از عوامل را در نظر میگیرد، از جمله طیف کامل تابشهای پرانرژی اشعه ایکس و فرابنفش شدید (XUV) از ستاره میزبان، و همچنین وجود عناصر سنگینتر (فلزات) در جو سیاره. این ویژگیها تصویر بسیار دقیقتری از چگونگی گرم شدن، انبساط و در نهایت فرار این جوهای بیگانه به فضا ارائه میدهد.
یافتههای این تحقیق شگفتانگیز است! پژوهش نشان میدهد که مدلهای قدیمیتر اغلب نرخ فرار جوی را برای سیارات کوچکتر مانند «ابرزمینها» و «نپتونهای کوچک»، به ویژه آنهایی که گرانش ضعیفتری دارند، کمتر از حد واقعی تخمین میزدند. این موضوع میتواند به توضیح این مسئله کمک کند که چرا ما یک «شکاف» در اندازههای سیارات فراخورشیدی مشاهده شده میبینیم؛ ممکن است جو بسیاری از این جهانها به طور کامل از بین رفته و تنها هستههای سنگی آنها باقی مانده باشد.
برای «مشتریهای داغ» غولپیکر، داستان پیچیدهتر است. تابش شدید اشعه ایکس باعث افزایش فرار جرم میشود، اما وجود فلزات در جو آنها اثر خنککنندهای دارد که با آن مقابله میکند. در بسیاری از موارد، این دو نیروی متضاد یکدیگر را خنثی میکنند و منجر به نرخ فراری مشابه پیشبینیهای مدلهای قبلی میشوند، اما با بادی فراری که داغتر، سریعتر و یونیزهتر است.
Wind-AE با ارائه ابزاری سریعتر و انعطافپذیرتر، به پژوهشگران این امکان را میدهد تا طیف وسیعی از شرایط سیارهای را مطالعه کنند. این امر نه تنها به ما کمک میکند تا بفهمیم سیارات منفرد چگونه تکامل مییابند، بلکه درک ما را از عواملی که کل جمعیت جهانهای مشاهده شده در کهکشان را شکل میدهند، عمیقتر میسازد. این یک جهش بزرگ در تلاش ما برای درک منظومههای سیارهای متنوع فراتر از منظومه شمسی است.
برای یادگیری بیشتر به منبع مراجعه کنید: Quantum Zeitgeist