مطالعات اخیر بر روی سه غول گازی، که مشتری داغ[1] نامیده می شوند، ، نشان می دهد که جو این سه سیاره بر خلاف انتظار، بسیار خشک تر از جو مشتری بوده، و این فقدان بخار آب نظریه های موجود در مورد شکل گیری سیارات را زیر سوال می برد.

طبق اندازه گیری هایی که توسط تلسکوپ فضایی هابل انجام شده، مقدار بخار آب موجود در جو این سیارات بین 0.1 تا 0.001 مقدار پیش بینی شده می باشد. این یافته ها که 24 ژوئیه در Astrophysical Journal Letters منتشر شده ، در تقابل با نظریه های تشکیل سیارات است.

در این مطالعه مشاهدات مربوط به سه سیاره ی HD 189733b ، HD 209458b و WASP-12b که در فاصله ی بین 20 تا 270 پارسک ( 60 تا 870 سال نوری ) از زمین قرار دارند، مجددا بررسی شده است. بدین ترتیب که تلسکوپ هابل طیف فروسرخ جو هر یک از این سیارات را در هنگام عبور سیاره از مقابل ستاره ی مادر خود مشاهده کرده، و پس از آن تیمی به رهبری Madhusudhan ، ستاره شناس دانشگاه کمبریج انگلستان، با استفاده از مدل های جوی، ترکیب عناصر تولید کننده ی طیف هر سیاره را تعیین کرده اند.

نتایج نشان می دهد که محیط هر سه مشتری داغ خشک تر از خود سیاره ی مشتری می باشد. به نظر می رسد سیاره ی HD 209458b که دقیق ترین اندازه گیری در مورد آن انجام شده ، خشک ترین سیاره نسبت به دو سیاره ی دیگر است. پژوهشگران جو این سیاره را 1000 برابر خشک تر از جو مشتری، و 100 برابر خشک تر از جو خورشید گزارش کرده اند.

طبق نظریه های موجود، سیارات مولکول ها ( از جمله مولکول آب ) را سریع تر از ستاره های مادر خود جمع می کنند. مشتری های داغ معمولا در مناطقی از منظومه های خورشیدی شان شکل می گیرند که غنی از آب هستند. این سیارات پس از تشکیل به سمت ستاره های مادر خود مهاجرت می کنند. اما یافته های جدید نشان می دهد که این نظریه ها ممکن است نیاز به تجدید نظر داشته باشند.

با این حال، برخی از دانشمندان به تفسیر دیگری از این موضوع علاقه مندند. آن ها معتقدند ابرهایی که در ارتفاعات بالاتر جو این سیارات قرار دارند مانع دیده شدن بخار آب موجود در جو زیرین، توسط تلسکوپ هابل می شوند. به گفته ی Adam Burrows ستاره شناس دانشگاه پرینستون، اگر این حدس درست باشد، نتایج رصدی کاملا غیر دقیق خواهد بود.

Madhusudhan نیز این احتمال را رد نمی کند، هر چند که تایید هم نمی کند که ابرها نتایج وی را تحت تاثیر قرار داده اند. برای درست بودن این احتمال ذرات جو باید بالاتر از بخار آب قرار گرفته باشند. این بدان معناست که ابرها در باریکترین بخش جو هر سیاره وجود دارند. اما این ابرها می توانند آنقدر سنگین باشند که در هوا معلق نمانند. همچنین ابرها باید در طیف گسترده ای از دمای جو سه سیاره ( بین 900 تا 2200 درجه سانتیگراد ) باقی بمانند. مدل های کنونی نمی توانند این مسئله را توضیح دهند. به گفته ی Madhusudhan هنوز ترکیباتی که کاندید مناسبی برای این ابرها باشند و یا فیزیکی که این مسئله را توضیح دهد وجود ندارد.

اما برتا تامپسون[2]، ستاره شناس دانشگاه MIT، معتقد است به صرف اینکه ما نمی دانیم چنین ابرهایی چگونه و از چه ساخته شده اند، نمی توان گفت که این ابرها وجود ندارند. او و همکارانش طی مطالعاتی که بر روی سیاره ای به نام GJ 1214b انجام دادند، دریافتند که ابرها در قسمت های بالایی جو سیاره، در لایه ای حتی باریکتر از لایه هایی که مورد توجه Madhusudhan بوده، قرار دارند. برتا تامپسون پیچیدگی بیش از انتظار این سیارات را کمی ناامید کننده می داند.

محققان امیدوارند تلسکوپ های در حال توسعه، مانند تلسکوپ جیمز وب ناسا و نیز برخی از امکانات زمینی در دست ساخت، داده هایی با وضوح بالاتر برای ما فراهم، و بخشی از سردرگمی فعلی را برطرف کند.

منبع:

'Hot Jupiter' measurements throw water on theory

مراجع:

Madhusudhan, N., Crouzet, N., McCullough, P. R., Deming, D. & Hedges, C. Astrophys. J. Lett.791, L9, 2014

Deming, D. et al. Astrophys. J. 774, 95, 2013

Kriedberg, L. et al. Nature 505, 69–72, 2014