احتمال کشف اولین «ماه» در بیرون از منظومۀ شمسی

اول صبح؛ تحقیقات جدید نشان می‌دهد احتمال وجود یک قمر شبیه آیو (Io) اطراف سیاره فراخورشیدی WASP-49b به طور فزاینده‌ای درست به نظر می‌رسد. گمان می‌رود این شیء آسمانی احتمالی با آتشفشان‌ها سوراخ‌سوراخ شده و ابری از سدیم ایجاد کرده که آن را احاطه کرده است.

وقتی مأموریت‌های وُیجِر به سوی لایه‌های بیرونی منظومه شمسی برای مطالعه سیارات غول‌پیکر انجام شد، محققان دریافتند قمرهایی که به دور آن‌ها می‌چرخند متنوع‌تر 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، ستاره‌شناسان به این فکر می‌کنند که چه چیزی ممکن است در مدار سیاراتی باشد که در حال چرخش به دور ستارگانی غیر از خورشید هستند.

چنین قمرهایی بدون شک برای ما کوچکتر از آن هستند که مستقیماً بتوانیم آن‌ها را ببینیم، حتی با نسل بعدی ابزارها و تجهیزات! از دید تئوری، ممکن است ما سایه‌ای را تشخیص دهیم که آن‌ها حین عبور از مقابل ستارگان خود ایجاد می‌کنند، اما مطالعات متناقض درباره قمر پیشنهادی Kepler-1625b نشان داده که این مسیر آسان نیست. سال ۲۰۱۹، تیمی از جمله اخترشناس ناسا، دکتر آپوروا اوزا، پیشنهاد کردند که شاید ما شواهد یک ماه فراخورشیدی را به روش دیگری دیده باشیم.

آتشفشان‌های فراوان آیو یکی از اکتشافات بزرگ وُیَجِر بودند، بنابراین ما می‌دانیم قمرهای نزدیک به سیارات غول‌پیکر می‌توانند مقدار زیادی مواد را به این روش بیرون بریزند. افزون بر این، ما هنوز باید توضیح جایگزین احتمالی برای سدیم شناسایی‌شده را پیدا کنیم. علم هنوز به دنبال شواهد قوی‌تر از آن است.

ما واقعاً نمی‌دانیم ماه WASP-49b در صورت وجود چه شکلی است، اما یک هنرمند آن را به این شکل تصور کرده است

اوزا هنوز در حال بررسی این موضوع است، اما هنوز مدرکی قطعی از ماه فراخورشیدی ندارد، اما تیم او با نشان دادن حرکت ابر سدیم که سریعتر از WASP-49b است، این استدلال را قوی‌تر کرده‌اند. اوزا در بیانیه‌ای گفته: «ما فکر می‌کنیم این یک مدرک واقعاً حیاتی است. ابر در جهت مخالفی حرکت می‌کند که فیزیک می‌گوید اگر بخشی از جوّ سیاره باشد، باید اینگونه باشد.»

گذشته از این، اوزا و همکارانش نشان داده‌اند که سدیم به طور مرتب تجدید می‌شود و با سرعت شگفت‌انگیزی تا ۱۰۰۰۰۰ کیلوگرم در ثانیه منتشر می‌شود.

WASP-49b یک «زحل داغ» است (سیاره‌ای که جرمش شبیه زحل است اما دمایش بسیار بالاتر از زهره). ما تصور نسبتاً خوبی از ترکیب آن داریم که بر اساس عبور نور از جوّ بیرونی آن هنگام عبور از مقابل ستاره‌اش است. از آنجا که این عناصر عمدتاً هیدروژن و هلیوم هستند، هیچ راهی روشنی وجود ندارد که بتواند این مقدار سدیم را دفع کند. همچنین هیچ دلیلی نداریم که فکر کنیم ستاره WASP-49، که ترکیب مشابهی دارد، می‌تواند منبع باشد.

آیو آتشفشانی است چون ترکیب گرانش مشتری و کشش سایر قمرهای گالیله‌ای مدام آن را کشیده و فشرده می‌کند و گرمای کافی ایجاد می‌کند تا درون آن را مذاب کند. برخی از آنچه از آتشفشان‌های آن فوران می‌شود، دوباره روی ماه می‌نشیند، برخی دیگر گریخته، اما توسط مشتری گرفته شده و ابری اطراف سیاره ایجاد می‌کند که ممکن است از فاصله دور کمی شبیه آنچه اطراف WASP-49b می‌بینیم به نظر برسد.

WASP-49b بسیار با مشتری (یا زحل) متفاوت است، از این نظر که فقط در ۲.۸ روز زمینی به دور ستاره‌ای می‌چرخد که خیلی خنک‌تر از خورشید نباشد. این به آن معناست که کشش گرانشی ستاره به قدری زیاد است که خم شدن به قمرهای بزرگ دیگری نیاز ندارد، هرچند آن‌ها از نظر تئوری هم می‌توانند وجود داشته باشند.

آیو سدیم بیرون می‌ریزد، اما بیشتر از آن دی اکسید گوگرد و گازهای دیگر است. در این شرایط، سدیم راحت‌تر از سایر عناصر روشن می‌شود، پس این احتمال وجود دارد که ابر اطراف WASP-49b ترکیب بسیار مختلط‌تری داشته باشد، اما فقط سدیم از اینجا قابل‌دید است.

اگرچه به نظر می‌رسد منبع قمر فراخورشیدی بهترین توضیحی باشد که برای ابر داریم، هنوز یک مشکل وجود دارد: نمی‌توان برای همیشه یا حتی برای مدت طولانی به تولید سدیم با چنین سرعتی ادامه داد. تخمین زده می‌شود WASP-49 حدود ۷ میلیارد سال قدمت داشته باشد، بنابراین بعید است این انتشارات یکی از ویژگی‌های اصلی سیستم باشند.

طولانی‌ترین فوران مشاهده‌شده ۴۰ دقیقه طول کشید. فوران‌های آتشفشانی زمین می‌توانند میلیاردها تن مواد آزاد کنند، اما تنها بخش کوچکی از آن سدیم است و مقدار بسیار کمی از گرانش سیاره می‌گریزد. اگر اوزا درست بگوید، قمر فراخورشیدی آنقدر سریع در حال از دست دادن جرمش است که در نهایت متلاشی می‌شود و ما خوش‌شانس هستیم که آن را قبل از وقوع مشاهده کردیم. اوزا می‌گوید: «اگر واقعاً قمری آنجا باشد، پایان بسیار مخربی خواهد داشت.»

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