احتمال کشف اولین «ماه» در بیرون از منظومۀ شمسی

تحقیقات جدید نشان می دهد که احتمال چرخش قمر Io مانند به دور سیاره فراخورشیدی WASP-49b به طور فزاینده ای واقعی به نظر می رسد. اعتقاد بر این است که این جرم آسمانی بالقوه مملو از آتشفشان ها بوده و ابری از سدیم را احاطه کرده است.

هنگامی که مأموریت های وویجر برای مطالعه سیارات غول پیکر به لایه های بیرونی منظومه شمسی سفر کردند، محققان دریافتند که قمرهایی که به دور آنها می چرخند متنوع تر و حداقل به همان اندازه جالب هستند. در حالی که ناسا در حال آماده شدن برای پرتاب یک فضاپیما برای مطالعه یکی از آن قمرها است، اخترشناسان به این فکر می کنند که چه چیزی ممکن است سیارات در حال چرخش به دور ستارگانی غیر از خورشید باشند.

البته چنین قمرهایی کوچکتر از آن هستند که حتی با ابزار و تجهیزات نسل بعدی به طور مستقیم دیده شوند! در تئوری، ممکن است بتوانیم سایه‌ای را که هنگام عبور از مقابل ستاره‌هایش ایجاد می‌کند، تشخیص دهیم، اما مطالعات متناقض در مورد قمر پیشنهادی Kepler-1625b نشان می‌دهد که این مسیر آسان نیست. در سال 2019، تیمی از جمله دکتر آپوروا اوزا، ستاره شناس ناسا، پیشنهاد کردند که ممکن است شواهدی از یک قمر فراخورشیدی به روشی متفاوت دیده باشیم.

آتشفشان‌های فراوان آیو یکی از اکتشافات بزرگ وویجر بود، بنابراین می‌دانیم که قمرهای نزدیک به سیارات غول‌پیکر می‌توانند مقادیر زیادی از مواد را از این طریق به بیرون پرتاب کنند. علاوه بر این، ما هنوز نتوانسته ایم یک توضیح جایگزین احتمالی برای سدیم شناسایی شده پیدا کنیم. علم هنوز به دنبال شواهد قوی تر است.

ما واقعاً نمی‌دانیم WASP-49b چه شکلی است، اگر وجود داشته باشد، اما این چیزی است که یک هنرمند تصور کرده است که شبیه آن باشد.

اوزا هنوز در حال بررسی این موضوع است، اما او هنوز شواهد قطعی از وجود ماه فراخورشیدی ندارد، اما تیم او با نشان دادن اینکه ابر سدیم سریعتر از WASP-49b در حال حرکت است، استدلال را تقویت کرده است. عزا در بیانیه ای گفت: «ما معتقدیم که این شواهد واقعاً قطعی است. “ابر در جهت مخالفی حرکت می کند که فیزیک می گوید اگر بخشی از جو سیاره باشد، باید باشد.”

علاوه بر این، اوزا و همکارانش نشان دادند که سدیم دائماً با سرعت حیرت‌انگیز تا 100000 کیلوگرم در ثانیه در حال تکمیل و آزاد شدن است.

WASP-49b یک “زحل داغ” است (سیاره ای با جرمی مشابه زحل، اما داغتر از زهره). ما ایده نسبتاً خوبی از ترکیب آن داریم، بر اساس عبور نور از جو بیرونی آن هنگام عبور از مقابل ستاره خود. از آنجایی که این عناصر بیشتر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند، هیچ راه واضحی برای خلاص شدن از شر این مقدار سدیم وجود ندارد. ما همچنین دلیلی نداریم که باور کنیم ستاره WASP-49، که ترکیبی مشابه دارد، می تواند منبع باشد.

آیو آتشفشانی است زیرا گرانش مشتری و کشش سایر قمرهای گالیله دائماً آن را می کشد و فشرده می کند و گرمای کافی برای ذوب شدن درون آن تولید می کند. برخی از فوران‌ها در ماه مستقر می‌شوند، برخی از آن‌ها فرار می‌کنند اما توسط مشتری گرفته می‌شوند و ابری را در اطراف سیاره تشکیل می‌دهند که ممکن است کمی شبیه آنچه در اطراف WASP-49b از دور می‌بینیم باشد.

WASP-49b با مشتری (یا زحل) بسیار متفاوت است زیرا تنها در 2.8 روز زمینی به دور ستاره ای که خنک تر از خورشید نیست می چرخد. این بدان معنی است که گرانش ستاره به قدری زیاد است که خم شدن آن نیازی به قمرهای بزرگ دیگری ندارد، اگرچه آنها از نظر تئوری می توانند وجود داشته باشند.

سدیم به بیرون نشت می کند، اما بیشتر دی اکسید گوگرد و گازهای دیگر. در این شرایط، سدیم راحت‌تر از سایر عناصر می‌درخشد، بنابراین ممکن است ابری که WASP-49b را احاطه کرده، ترکیب مخلوط تری داشته باشد، اما فقط سدیم از اینجا قابل مشاهده است.

اگرچه به نظر می رسد منبع فراخورشیدی بهترین توضیح ما برای ابر باشد، اما یک مشکل باقی می ماند: ما نمی توانیم برای همیشه یا حتی برای مدت طولانی به تولید سدیم با این سرعت ادامه دهیم. تخمین زده می شود WASP-49 حدود 7 میلیارد سال قدمت داشته باشد، بنابراین بعید است که این انتشارات یکی از ویژگی های اصلی سیستم باشند.

طولانی ترین فوران مشاهده شده 40 دقیقه طول کشید. فوران‌های آتشفشانی روی زمین می‌توانند میلیاردها تن ماده آزاد کنند، اما تنها بخش کوچکی از آن سدیم است و مقدار بسیار کمی از گرانش سیاره فرار می‌کند. اگر اوزا درست می‌گوید، ماه فراخورشیدی آنقدر سریع جرم خود را از دست می‌دهد که در نهایت متلاشی می‌شود و ما خوش شانس هستیم که قبل از وقوع آن را می‌بینیم. آزا می‌گوید: «اگر واقعاً ماه وجود داشت، اوضاع بسیار بد خاتمه می‌یابد.

از سوی دیگر، ابرهای سدیمی در اطراف ده‌ها سیاره فراخورشیدی دیگر شناسایی شده‌اند، بنابراین اگر نتیجه‌گیری‌های آنها درست باشد، قمرهای آتشفشانی ممکن است ویژگی مشترک کیهان باشند.