تلسکوپ جیمزوب سیاره‌ای را کشف کرده که در آن «باران الماس» می‌بارد

فرادید| اولین مورد از فهرست عجایب این سیاره این است که به دور یک «تپ‌اختر» می‌چرخد؛ تپ‌اختر نوعی ستاره نوترونیِ تپنده است که از انفجار ابرنواختری برخی ستاره‌ها به‌جا می‌ماند. تپ‌اخترها هسته فشرده یک ستاره عظیم‌اند که در کره‌ای کوچک‌تر از یک شهر جا شده‌اند، اما جرمی هم‌سنگ خورشید دارند و تابشی بسیار شدید به فضا می‌فرستند.

به گزارش فرادید؛ جرم این سیاره تقریبا در حدود جرم مشتری است و هر ۷.۸ ساعت یک بار به دور تپ‌اختر می‌گردد. فاصله آن‌ها تنها حدود ۱ درصد فاصله زمین تا خورشید است. کشش گرانشی تپ‌اختر آن‌قدر قوی است که شکل سیاره را تغییر داده؛ این سیاره گرد نیست و بیشتر شبیه یک لیمو است.

با این حال، این هنوز کشف اصلی تلسکوپ جیمز وب نیست. این تلسکوپ نشان داده که جو سیاره از هلیوم و کربنِ خالص تشکیل شده است؛ کربنی که احتمالاً در لایه‌های عمیق‌تر سیاره به شکل «باران الماس» فرو می‌ریزد. هیچ سیاره شناخته‌شده دیگری چنین جوی ندارد و برای آن توضیح روشنی وجود ندارد.

پیتر گائو، از آزمایشگاه زمین و سیارات کارنگی در واشنگتن و یکی از نویسندگان این پژوهش، گفت: «این کاملاً غافلگیرکننده بود. وقتی داده‌ها را دریافت کردیم دیدیم که یافته‌ها کاملاً با انتظار ما فرق دارند».

تپ‌اخترها مقدار زیادی تابش، به‌ویژه پرتوهای گامای پرانرژی و پالس‌های امواج رادیویی، گسیل می‌کنند. این نورها برای جیمز وب که جهان را در مادون‌قرمز بررسی می‌کند، نامرئی‌اند، اما روی جو سیاره اثر می‌گذارند. این اثرها در مادون‌قرمز دیده می‌شوند و ترکیب جو را آشکار می‌کنند.

مایا بلزنِی، دانشجوی دکتری سال سوم دانشگاه استنفورد که روی مدل‌سازی شکل سیاره و هندسه مدار آن کار کرده، توضیح داد: «این سامانه منحصربه‌فرد است چون سیاره را می‌بینیم که با نور ستاره میزبانش روشن شده، اما خود ستاره را اصلاً نمی‌بینیم. بنابراین یک طیف بسیار خالص داریم و می‌توانیم این سامانه را دقیق‌تر از سیاره‌های فراخورشیدی معمولی بررسی کنیم».

مایکل ژانگ از دانشگاه شیکاگو، پژوهشگر اصلی این مطالعه، گفت: «این سیاره به دور ستاره‌ای کاملاً عجیب می‌گردد؛ جرمی هم‌اندازه خورشید، اما اندازه‌ای در حد یک شهر. این نوعی کاملاً جدید از جو سیاره‌ای است که تاکنون دیده نشده. به‌جای مولکول‌های معمول مانند آب، متان و دی‌اکسید کربن، ما در اینجا مولکول‌های کربن دیدیم».

مولکول‌های کربن فقط زمانی می‌توانند در جو غالب باشند که نیتروژن و اکسیژن بسیار کم یا تقریباً صفر باشند؛ چون در غیر این صورت کربن با آن‌ها واکنش می‌دهد. این نخستین مورد از میان ۱۵۰ سیاره است که جو آن‌ها بررسی شده و چنین ترکیبی دارد.

هنوز نمی‌دانیم این دنیای عجیب چگونه شکل گرفته است. در برخی منظومه‌ها، تپ‌اخترهای سریع‌چرخان که ستاره‌ای کوچک به دورشان می‌گردد، وارد وضعیت «بیوه سیاه» می‌شوند؛ جایی که تپ‌اختر مواد را از همراه خود می‌دزدد و در نهایت آن ستاره را نابود می‌کند.

اما PSR J2322-2650b ستاره نیست؛ جرم آن قطعاً سیاره‌ای است. کوتوله‌های قهوه‌ای (اجسامی که مانند ستاره‌ها شکل می‌گیرند اما برای آغاز همجوشی هسته‌ای به‌اندازه کافی بزرگ نیستند) باید دست‌کم ۱۳ برابر جرم مشتری داشته باشند.

ژانگ گفت: «آیا این جرم مثل یک سیاره معمولی شکل گرفته؟ نه، چون ترکیبش کاملاً متفاوت است. آیا با کَندنِ لایه‌های بیرونی یک ستاره، مانند سامانه‌های بیوه سیاه معمولی، به‌وجود آمده؟ احتمالاً نه، چون فیزیک هسته‌ای کربن خالص تولید نمی‌کند. تصور این ترکیبِ به‌شدت غنی از کربن بسیار دشوار است و تقریباً همه سازوکارهای شناخته‌شده شکل‌گیری را رد می‌کند».

راجر رومانی از دانشگاه استنفورد و مؤسسه کاولی، یکی از نویسندگان، سازوکاری احتمالی را مطرح کرده است: شاید این جرمِ هم‌اندازه سیاره، هسته لخت‌شده یک ستاره باشد. ستاره‌ای که اکنون مرده و جوی بسیار عجیب پیدا کرده است.

رومانی گفت: «با سرد شدن این همراه، مخلوط کربن و اکسیژن درون آن شروع به بلوری شدن می‌کند. بلورهای کربن خالص به بالا می‌آیند و با هلیوم مخلوط می‌شوند؛ همان چیزی که ما می‌بینیم. اما بعد باید اتفاقی بیفتد که اکسیژن و نیتروژن را دور نگه دارد. و همین‌جاست که راز باقی می‌ماند».

او افزود: «این‌که همه‌چیز را ندانیم، بد هم نیست. مشتاقم درباره شگفتی‌های این جو بیشتر یاد بگیرم. داشتن چنین معمایی عالی است».

این پژوهش در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.