چرا بعضی از سیارات فراخورشیدی خود به خود کوچک می‌شوند؟

در جهان ما میلیاردها سیاره بیگانه در دوردست و خارج از منظومه شمسی وجود دارند که شماری از آنها در فضا سرگردان هستند و شماری به دور یک ستاره می‌چرخند.

سیاراتی از نوع دوم اصطلاحا سیارات فراخورشیدی نامیده می‌شوند. آنها می‌توانند غول‌هایی گازی شبیه سیاره مشتری باشند یا کره‌هایی سنگی شبیه به زهره که در مداری بسیار نزدیک به ستارگان میزبان خود و به حول محور آنها حرکت می‌کنند.

ستاره‌شناسان تا کنون با استفاده از انواع تکنیک‌ها، تلسکوپ‌ها و ماموریت‌های فضایی بیش از ۵۴۰۰ سیاره فراخورشیدی را یافته‌اند. در میان این سیارات شمار زیادی «ابرزمین» سنگی (با قطری تا ۱.۵ برابر سیاره ما) و تعداد بالایی «زیرنپتون» گازی (با قطری حدود ۲ تا ۴ برابر زمین) وجود دارند. در این میان اما سیاره‌ای با قطر ۱.۵ تا ۲ برابر زمین، یعنی در میانه ابرزمین‌ها و زیرنپتون‌ها، بسیار به ندرت یافت شده است.

دانشمندان اکنون می‌گویند دلیل نادر بودن این سیارات این است که آنها در طول زمان کوچک و کوچک‌تر می‌شوند.

جسی کریستینسن، سرپرست علمی سیارات فراخورشیدی ناسا در این‌باره می‌گوید: «دانشمندان حوزه سیارات فراخورشیدی اکنون داده‌های کافی در اختیار دارند تا بگویند این کوچک‌شدن‌ها اتفاقی نیست. چیزی در جریان است که سیارات را از رسیدن و یا ماندن در یک جرم مشخص باز می‌دارد.»

به گفته آنان، سیارات فراخورشیدی در حال کوچک شدن، ممکن است فاقد جرم کافی و بزرگ (و در نتیجه گرانش کافی) برای حفظ اتمسفر خود باشند. با این حال ساز و کار عملکرد دقیق جو در این سیارات نامشخص است و چندین فرضیه در این خصوص مطرح شده است.

یکی از این فرضیه‌ها که در مطالعه جدید مورد بحث قرار گرفته، اصطلاحا «کاهش جرم در هسته» نامیده شده است. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که ساطع شدن تشعشعات هسته داغ یک سیاره، اتمسفر آن را دفع می‌کند.

فرضیه دیگر که اصطلاحا «تبخیر نوری» نام دارد، می‌گوید که جو سیاره توسط تشعشعات ساطع‌شده از ستاره میزبان آن از بین می‌رود. 

با این حال زمان رخداد هر یک از این دو فرضیه متفاوت است. در حالی که تصور می‌شود تبخیر نوری حداکثر تا ۱۰۰ میلیون سالگی سیاره رخ دهد، از دست دادن جرم هسته آن می‌تواند تا یک میلیارد سالگی سیاره حادث شود.

برای آزمایش این دو فرضیه، تیم پژوهش به داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر ناسا، که چند سالی است بازنشسته شده است، نگاه کرد.

آنها دو خوشه ستاره‌ای را که بین ۶۰۰ تا ۸۰۰ میلیون سال عمر داشتند بررسی کردند. از آنجایی که تصور می‌شود سیارات تقریباً همسن ستارگان میزبان خود هستند، سیارات این خوشه‌ها به اندازه کافی پیر هستند که تبخیر نوری را تجربه کرده باشند، اما برای از دست دادن جرم هسته‌ای به اندازه کافی قدمت ندارند.

دانشمندان با تجزیه و تحلیل داده‌ها دریافتند که بیشتر سیارات موجود، جو خود را حفظ کرده‌اند و به احتمال زیاد کم‌شدن جرم هسته در نتیجه تشعشعات، باعث از دست دادن جو و کوچک شدن سیارات شده است.

محققان می‌گویند هنوز مطالعات دیگری برای تایید این موضوع و کشف واقعی راز سیارات فراخورشیدی لازم است.