تلسکوپ فضایی جیمز وب اولین شواهد واضح از دی اکسید کربن (CO2) در جو سیاره ای خارج از منظومه شمسی را به دست آورده است.
سیاره WASP-39 b یک غول گازی است که به دور ستاره ای شبیه به خورشید در فاصله 700 سال نوری از ما می چرخد.
برای این سیاره یک سال یا یک مدار کامل به دور ستاره اش تنها چهار روز زمینی است.
ناسا در مورد جو یک سیاره فراخورشیدی با شکستن نور آن به اجزاء و ایجاد یک طیف یا “بارکد” می آموزد. همه عناصر و مولکول‌های موجود در آن «بارکد» امضا دارند که می‌توانیم آن را بخوانیم. اگرچه ماموریت هایی مانند هابل و اسپیتزر قبلا بخار آب سدیم و پتاسیم را شناسایی کرده بودند اما به حساسیت فوق العاده مادون قرمز وب نیاز داشت تا حضور CO2 |دی اکسید کربن|در جو این سیاره را آشکار کند.
درک ترکیب اتمسفر می تواند به ناسا کمک کند تا درباره منشا و تکامل یک سیاره بیشتر بداند. موفقیت وب در اینجا شواهدی را ارائه می دهد که نشان می دهد همچنین می تواند دی اکسید کربن را در اتمسفر نازک تر سیارات سنگی کوچکتر شناسایی و اندازه گیری کند.
در این تصویر طیف انتقال سیاره فراخورشیدی غول پیکر گازی داغ WASP-39 b را نشان می دهد که با استفاده از حالت طیف سنجی سری زمانی شی روشن NIRSpec Webb گرفته شده است. تصویری از سیاره و ستاره آن در پس زمینه است.محور عمودی y دارای برچسب “میزان نور مسدود شده” است و از 2.00 درصد (مسدود شدن نور کمتر) تا 2.35 درصد (نور بیشتر مسدود شده) است. محور x دارای برچسب “طول موج نور” است و از 3.00 میکرون تا 5.6 میکرون متغیر است. نقاط داده به صورت دایره های سفید با نوارهای حاشیه خطا خاکستری که از میان آنها عبور می کنند رسم می شوند. خط آبی منحنی نشان دهنده بهترین مدل است و یک قله برجسته در خط آبی با عنوان «دی اکسید کربن، CO2» نامگذاری شده است.
اولین تشخیص واضح CO2
پژوهش اخیر با استفاده از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) جیمز وب انجام شد و در طیف حاصل از جو WASP-39 b، یک قله‌ی کوچک بین طول موج ۴.۱ تا ۴.۶ میکرومتر، نخستین شواهد دقیق و واضح را از وجود کربن دی‌اکسید در یک سیاره‌ی فراخورشیدی را ارائه داد.
به گفته‌ی «ظفر رستم‌کولوف» (Zafar Rustamkulov) فارغ‌التحصیل دانشگاه جان هاپکینز و نویسنده‌ی این پژوهش «چنین کشفی یک مرحله‌ی مهم در علم سیارات فراخورشیدی است.» هیچ رصدخانه‌ای تا کنون چنین تفاوت‌های ظریفی را در روشنایی این همه رنگ در محدوده‌ی ۳ تا ۵.۵ میکرون از طیف گذر یک سیاره‌ی فراخورشیدی اندازه‌گیری نکرده است.
دسترسی به این بخش از طیف برای اندازه‌گیری میزان گازهایی مانند بخار آب ، متان و کربن دی‌اکسید که تصور می‌شود در انواع مختلف سیاره‌های فراخورشیدی وجود دارند، بسیار مهم است.
«ناتالی باتالها» (Natalie Batalha) از دانشگاه کالیفرنیا هم که سرپرستی این تیم پژوهشی را بر عهده دارد، درباره‌ی این یافته گفت: «تشخیص چنین سیگنال واضحی از کربن دی‌اکسید در WASP-39 b نوید خوبی برای تشخیص اتمسفر در سیاره‌های کوچکتر و هم‌اندازه‌ی زمین است.»
درک ترکیب جو یک سیاره اطلاعات خوبی درباره‌ی منشأ و چگونگی تکامل آن در اختیار ما می‌گذارد. چنان‌که «مایک لاین» (Mike Line) یکی دیگر از اعضای این تیم تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی آریزونا گفت: «مولکول‌های کربن دی‌اکسید ردیاب‌های حساسی در تاریخچه‌ی شکل‌گیری یک سیاره هستند. با اندازه‌گیری CO2 می‌توانیم تعیین کنیم که چه مقدار ماده‌ی جامد در مقابل چه مقدار ماده‌ی گازی این سیاره‌ی غول‌پیکر گازی را شکل داده‌اند.»
در دهه‌ی آینده، جیمز وب این اندازه‌گیری را برای انواع دیگری از سیارات فراخورشیدی هم انجام خواهد داد و اطلاعات بیشتری درباره‌ی شیوه‌ی شکل‌گیری سیارات و همچنین منحصربه‌فرد بودن منظومه‌ی شمسی ما، ارائه خواهد کرد.
این مشاهدات در حقیقت بخشی از برنامه‌ای است که WASP-39 b و دو سیاره‌ی دیگر کشف شده از روش گذر را با ابزارهای گوناگون وب مطالعه می‌کند.
این تحقیقات جزو برنامه‌ی «انتشار زودهنگام علمی» (Early Release Science) هم محسوب می‌شوند که طی آن داده‌های مهم تلسکوپ جیمز وب در کوتاه‌ترین زمان در اختیار جامعه‌ی تحقیقاتی سیارات فراخورشیدی قرار می‌گیرد.
به گفته‌ی «ویوین پپارمنتیه» (Vivien Parmentier) از دانشگاه آکسفورد «هدف این برنامه تجزیه‌وتحلیل سریع مشاهدات و فراهم کردن یک بستر منبع باز برای استفاده‌ی جامعه‌ی علمی است.»
او افزود: «این کار امکان مشارکت پژوهشگران را از سراسر جهان فراهم و تضمین می‌کند که بهترین نتایج از رصدهای دهه‌های آینده به‌دست خواهد آمد.»
ناتاشا باتالها هم در همین ارتباط تأکید کرد: «برنامه‌ی انتشار زودهنگام علمی، بر اصل داده‌های علمی باز ناسا استوار است و از یک فرآیند علمی فراگیر، شفاف و مشارکتی پشتیبانی می‌کند.»
طی سال‌ها و دهه‌های آینده تلسکوپ جیمز وب، به مشاهدات سیارات فراخورشیدی ادامه خواهد داد و باید دید که چه اسرار تازه‌ای را از این جهان‌های فراسوی منظومه‌ی شمسی آشکار خواهد کرد.
