اخترشناسان در یک دنیای کوچک فرانپتونی جو غیرممکن یافتند

در دورترین بخش‌های منظومه شمسی، اخترشناسان با جرمی بسیار کوچک روبه‌رو شده‌اند که برخلاف انتظار، دارای جو است.

در نواحی بسیار دوردست منظومه شمسی، فراتر از مدار نپتون، اخترشناسان به کشفی غیرمنتظره رسیده‌اند: جرمی بسیار کوچک با گرانش ضعیف که برخلاف انتظار، دارای جو است. این جرم که با نام (612533) 2002 XV93 شناخته می‌شود، قطری در حدود ۵۰۰ کیلومتر دارد و کوچک‌تر از آن است که بتواند جو را برای مدت طولانی حفظ کند؛ هرچند جو فعلی آن قطعا نازک و رقیق است.

جرم فرانپتونی 200 XV93 در دسته اجرامی قرار می‌گیرد که «پلوتینو» نام دارند. این اجرام در مداری مشابه پلوتو حرکت می‌کنند و در فاصله‌ای حدود ۴۰ برابر فاصله زمین تا خورشید واقع شده‌اند. آن‌ها با مدار نپتون در هماهنگی مداری یا «رزونانس» قرار دارند.

اجرام یخی و کوچک فرانپتونی اهمیت زیادی برای دانشمندان دارند، زیرا به‌عنوان بقایای باقی‌مانده از دوران اولیه شکل‌گیری منظومه شمسی شناخته می‌شوند. بررسی آن‌ها می‌تواند اطلاعاتی درباره ترکیب مواد اولیه محله خورشیدی و همچنین تغییرات حرکتی سیارات در گذشته ارائه دهد. برای مثال، رزونانس مداری این اجرام با نپتون نشان می‌دهد که نپتون در گذشته به سمت نواحی بیرونی منظومه شمسی حرکت و در این مسیر، اجرام زیادی را جابه‌جا کرده است.

تصویری که سال ۲۰۱۵ توسط فضاپیمای نیوهورایزنز از پلوتو گرفته شده و لایه‌هایی از مه‌دود جوی را نشان می‌دهد.

منطقه‌ای که جرم یادشده در آن قرار دارد، یعنی کمربند کویپر، یکی از دشوارترین نواحی برای مطالعه است. این ناحیه مملو از اجرام کوچک و یخی است که به دلیل فاصله بسیار زیاد از خورشید، نور بسیار کمی را منعکس می‌کنند و به همین دلیل، به سختی می‌توان آن‌ها را مشاهده و بررسی کرد.

در بسیاری از موارد، دانشمندان برای مطالعه چنین اجرامی از روش‌های غیرمستقیم استفاده می‌کنند. در مورد 2002 XV93 نیز رویدادی تصادفی نقش کلیدی داشت. در سال ۲۰۲۴، گروهی از پژوهشگران به رهبری کو آریماتسو از رصدخانه ملی نجوم ژاپن توانستند عبور این جرم از مقابل ستاره‌ای دور را مشاهده کنند.

این پدیده در اخترشناسی با نام «اختفای ستاره‌ای» شناخته می‌شود. این رویداد از سه نقطه مختلف در ژاپن ثبت شد و پژوهشگران توانستند تغییرات نور ستاره را هنگام عبور این جرم با دقت بالا اندازه‌گیری کنند.

اگر جرم آسمانی مورد نظر صرفاً یک سنگ بی‌جو و بدون پوشش گازی بود، انتظار می‌رفت هنگام عبور آن از مقابل ستاره، نور ستاره به‌طور ناگهانی و یک‌باره قطع شود و سپس بلافاصله و به همان شکل اولیه بازگردد؛ درست مانند خاموش و روشن شدن چراغ. اما داده‌های ثبت‌شده از این رویداد چنین الگویی را نشان نداد. مشاهدات حاکی از آن بود که کاهش نور ستاره به‌صورت کامل و یکدست اتفاق نیفتاده، بلکه به شکل تدریجی و غیرعادی تغییر کرده است.

کل رویداد حدود ۱۵ تا ۲۰ ثانیه طول کشید، اما در حدود ۱٫۵ ثانیه پیش از تاریکی کامل و ۱٫۵ ثانیه پس از آن، نور ستاره به‌تدریج کاهش و سپس افزایش یافت. این کاهش تدریجی نور تنها زمانی قابل توضیح است که نور ستاره از میان یک جو عبور کرده و در آن دچار شکست (انکسار) شده باشد.

براساس داده‌ها، پژوهشگران مدل‌هایی برای بررسی ویژگی‌های احتمالی این جو طراحی کردند. در این مدل‌ها از ویژگی‌های جوی پلوتو به‌عنوان نقطه آغاز استفاده شد و فرض بر این بود که ترکیب این جو ممکن است شامل گازهایی مانند متان، نیتروژن یا مونوکسید کربن باشد. سپس شبیه‌سازی‌هایی انجام شد تا مشخص شود چنین جویی در ارتفاع‌های مختلف چگونه رفتار می‌کند و نور ستاره هنگام عبور از آن چگونه منحرف می‌شود.

نتایج نشان داد فشار جو بسیار ناچیز است و تنها در حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ نانوبار برآورد می‌شود؛ مقداری که حدود ۵ تا ۱۰ میلیون برابر کمتر از فشار هوای زمین در سطح دریا محسوب می‌شود. این سطح از فشار تقریباً معادل خلأ بسیار رقیق در فضا است.

تصویرسازی از یخ‌فشان فعال روی قمر انسلادوس.

کشف اخیر از چند جهت اهمیت دارد. نخست اینکه نشان می‌دهد ابزارهای رصدی امروزی آن‌قدر حساس شده‌اند که می‌توانند اثرات شکست نور در جوهایی بسیار رقیق و دوردست را شناسایی کنند. دوم اینکه مدل‌های ارائه‌شده نشان می‌دهند چنین جویی نمی‌تواند برای مدت طولانی پایدار بماند. براساس محاسبات، این جو احتمالاً در مدت چند صد تا هزار سال از بین می‌رود. بنابراین اگر این جرم امروز دارای جو است، باید فرآیندی وجود داشته باشد که به‌طور مداوم آن را بازسازی کند.

دانشمندان دو توضیح اصلی برای این موضوع ارائه کرده‌اند. نخست اینکه برخورد یک دنباله‌دار یا جرم یخی دیگر با این جسم می‌تواند گازهایی آزاد کرده باشد که به‌طور موقت جو ایجاد کرده‌اند. احتمال دوم این است که مانند پلوتو، این جرم نیز دارای فعالیت‌های درونی موسوم به یخ‌فشان باشد؛ فرآیندی که طی آن مواد یخی و فرار از درون جسم به سطح آمده و وارد جو می‌شوند.

این نخستین بار است که وجود جو در جرمی کوچک فراتر از نپتون (به‌جز پلوتو) به‌طور مستقیم شناسایی شده است؛‌ یافته‌ای که نشان می‌دهد که حتی اجرام بسیار کوچک نیز می‌توانند، دست‌کم به‌طور موقت، دارای جو باشند و این جوها با ابزارهای دقیق قابل شناسایی هستند.

منبع: خبرآنلاین