منجمان در اتمسفر سیاره‌ای گازی ابرهای فلزی و بارانی از جواهر پیدا کردند

گروهی از منجمان به رهبری بخش نجومی موسسه ماکس پلانک برای اولین بار شرایط اتمسفری شب‌های یک سیاره را اندازه‌گیری کردند. این سیاره یک غول گازی داغ یا اصطلاحا «مشتری داغ» است که با ستاره منظومه خود «قفل گرانشی» شده است و به همین دلیل یک سمت سیاره همیشه شب و سمت دیگر همیشه روز است.

در سال ۲۰۱۵ میلادی، محققان این سیاره را که WASP-121b نام دارد، کشف کردند. این سیاره ۸۸۰ سال نوری با ما فاصله دارد و مشخصات آن مثل سیاره مشتری است، اما در فاصله نزدیکتری به ستاره‌اش قرار دارد و به همین خاطر چنین سیاراتی را «مشتری داغ» می‌نامند.

در این مطالعه جدید که با داده‌های تلسکوپ فضایی هابل انجام شد، منجمان توانستند برای اولین بار به طور دقیق شرایط اتمسفری سمت شب این مشتری داغ را اندازه‌گیری کنند. به نظر می‌رسد که این سیاره شرایط عجیبی مثل بارانی از جواهرات و ابرهایی از فلز دارد.

به علاوه، این مشتری داغ با ستاره خود «قفل گرانشی» شده است. این اتفاق وقتی می‌افتد که دو جرم نجومی در حال گردش به دور هم به حالتی برسند که تفاوتی در طول دوره گردش به دور خود و طول کامل کردن مدارشان وجود نداشته باشد. البته این اتفاق می‌تواند فقط برای یک جرم در این سیستم هم بیفتد. نمونه این پدیده را می‌توان در قفل گرانشی ماه و زمین دید. اکنون میلیاردها سال است که به دلیل قفل گرانشی ماه، از روی زمین فقط یک طرف ماه را می‌توانیم ببینیم.

شرایط خاص اتمسفری

سمت روز سیاره WASP-121b به قدری داغ است که دما به ۳۰۰۰ درجه سلسیوس می‌رسد، فلزات و مواد معدنی بخار می‌شود و مولکول‌های آب در اتمسفر آن می‌درخشد و از هم می‌پاشد. اما در سمت شب این سیاره دما به نصف این مقدار می‌رسد. این اختلاف دما بادهای شدیدی از سمت غرب به شرق این سیاره به وجود می‌آورد و آب موجود در اتمسفر را از سمت روز به شب می‌کشاند.

وقتی اتم‌های هیدروژن و اکسیژن مولکول‌های آب در سمت روز از هم جدا می‌شود، با رسیدن آن‌ها به سمت شب دوباره به هم می‌پیوندند و بخار آب تشکیل می‌دهند. دوباره این مولکول‌ها به سمت روز می‌روند و این چرخه ادامه پیدا می‌کند. با این حال، دمای سمت شب هیچ وقت به قدری پایین نمی‌رود که با بخار آب ابری شکل بگیرد.

در مطالعات قبلی مشخص شده بود که فلزاتی مثل آهن، منیزیم، کروم و وانادیم به شکل بخار در سمت روز سیاره وجود دارد. منجمان در مطالعه جدید متوجه شدند که بخار فلزات در سمت شب سرد می‌شود و ابر فلزی تشکیل می‌شود. اما آن‌ها آلومینیم و تیتانیومی در اتمسفر سیاره پیدا نکردند. از آنجایی که این عناصر سبک‌تر از عناصر قبلی هستند، باید روی سیاره وجود داشته باشند تا عناصر سنگین‌تر شکل بگیرد.

نبود این عناصر باعث شد تا منجمان فرض کنند که این فلزات در بخش‌های پایین‌تر اتمسفر سمت شب تبدیل به مایع می‌شوند و می‌بارند. ترکیب آلومینیم چگال با اکسیژن، کرندوم را به وجود می‌آورد که با ترکیب با فلزات دیگر باعث تشکیل یاقوت می‌شود.

مطالعات بعدی با تلسکوپ فضایی جیمز وب می‌تواند به فهم ما درباره دنیاهای دیگر مثل مشتری‌های داغ کمک کند و آن‌ها را بهتر در نور فروسرخ مطالعه کند.