معمای ابرزمین‌های عظیم؛ ستاره‌شناسان احتمال یک خطای بزرگ در اندازه‌گیری را مطرح کردند
کیسی برینکمن و نیکولاس کوان، دو ستاره‌شناس دانشگاه مک‌گیل، در پژوهش خود گروهی از سیارات فراخورشیدی موسوم به «مگازمین» (Mega-Earth) را بررسی کرده‌اند؛ اجرامی که از نظر ترکیب به زمین شباهت دارند، اما جرم برخی از آن‌ها تا حدود ۱۷ برابر زمین برآورد شده است.
این سیارات که نخستین نمونه‌های آن‌ها بیش از یک دهه پیش شناسایی شدند، به‌دلیل اندازه و جرم غیرمعمولشان توجه ستاره‌شناسان را جلب کرده‌اند. با این حال، نتایج پژوهش جدید نشان می‌دهد که شاید بخشی از ویژگی‌های عجیب آن‌ها ناشی از خطا در اندازه‌گیری باشد.
چرا وجود سیارات سنگی بسیار سنگین غیرعادی است؟
بر اساس مدل‌های شکل‌گیری سیارات، اجرام سنگی معمولاً پس از رسیدن به جرمی حدود چهار تا پنج برابر زمین، شروع به جذب مقادیر قابل‌توجهی گاز می‌کنند.
شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد سیاره‌ای با هسته سنگی بیش از ۱۰ برابر جرم زمین، احتمالاً باید پوشش ضخیمی از گازهای موجود در دیسک اطراف ستاره خود جذب کند. بنابراین، وجود سیاراتی با جرم بسیار زیاد و پوشش گازی ناچیز، با مدل‌های رایج شکل‌گیری سیارات سازگاری چندانی ندارد.
برای نمونه، سیاره فراخورشیدی TOI-1075 b که از سنگین‌ترین ابرزمین‌های شناخته‌شده محسوب می‌شود، جرمی حدود ۱۰ برابر زمین دارد.
بررسی ۳۳۳ سیاره و شناسایی هشت جرم غیرمعمول
پژوهشگران با استفاده از داده‌های آرشیو سیارات فراخورشیدی ناسا، ۳۳۳ سیاره کوچک را بررسی کردند. از میان آن‌ها، تنها هشت سیاره جرمی بیش از ۱۰ برابر زمین داشتند، بدون آنکه پوشش گازی قابل‌توجهی در اطرافشان شناسایی شده باشد.
چهار سیاره از این مجموعه دارای چگالی سازگار با ترکیب سنگی بودند. برای مثال، جرم سیاره WASP-84 c حدود ۱۵ برابر زمین برآورد شده، در حالی که قطر آن کمتر از دو برابر زمین است.
چهار سیاره دیگر نیز ممکن است حاوی آب یا مواد فرار سنگین باشند، اما ظاهراً مقادیر زیادی هیدروژن و هلیوم ندارند.
نکته مشترک و قابل‌توجه این هشت سیاره آن است که همگی به دور ستاره‌هایی با فعالیت بالا می‌چرخند.
لکه‌های ستاره‌ای چگونه اندازه‌گیری جرم سیارات را مختل می‌کنند؟
ستاره‌شناسان برای اندازه‌گیری جرم این سیارات از روش «سرعت شعاعی» استفاده کرده‌اند. این روش تغییرات حرکت ستاره را بر اثر کشش گرانشی سیاره‌ای که به دور آن می‌چرخد، اندازه‌گیری می‌کند.
اما لکه‌های ستاره‌ای، یعنی نواحی نسبتاً سردتر روی سطح ستاره، می‌توانند هنگام چرخش ستاره سیگنال‌هایی مشابه اثر گرانشی سیارات ایجاد کنند. در نتیجه، ممکن است جرم سیاره بیش از مقدار واقعی تخمین زده شود.
محققان محاسبه کرده‌اند که احتمال قرار گرفتن تصادفی هر هشت سیاره مورد بررسی در مدار ستاره‌های فعال، کمتر از یک درصد است. آن‌ها همچنین توضیح قانع‌کننده‌ای نیافته‌اند که چرا ستاره‌های جوان و فعال باید میزبان تعداد بیشتری از چنین سیاراتی باشند.
آیا مگازمین‌ها واقعاً وجود دارند؟
پژوهشگران احتمال می‌دهند فعالیت ستاره‌ای عامل اصلی بزرگ‌نمایی جرم این اجرام باشد. البته اگر اندازه‌گیری‌های فعلی درست باشند، شکل‌گیری چنین سیاراتی احتمالاً به رویدادهایی غیرمعمول، مانند برخورد سیارات پس از پراکنده شدن دیسک گازی یا از دست رفتن لایه‌های بیرونی غول‌های گازی، نیاز داشته است.
برینکمن و کوان در پژوهش خود که در اکتبر امسال تهیه شده، تأکید کرده‌اند که اطمینان از وجود این اجرام غیرمعمول به دقت اندازه‌گیری جرم و شعاع آن‌ها بستگی دارد.
به گفته محققان، مشاهدات آینده باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که امکان تفکیک سیگنال واقعی سیاره از فعالیت ستاره میزبان فراهم شود.
