ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ‌های بزرگ رصدخانه‌ی جنوبی اروپا۱ برای اولین بار موفق به آشکارسازی اکسید تیتانیوم۲ در جو یک سیاره‌ی فراخورشیدی شدند. این اکتشاف بسیار جالب در سیاره‌ی فراخورشیدی با نام WASP-19b و با استفاده از طیف‌سنج FORS2 صورت پذیرفته است. با استفاده از این اکتشاف اطلاعات منحصربه‌فردی از ساختار جو این سیاره‌ی فراخورشیدی که از گونه‌ی مشتری‌گون‌های داغ می‌باشد به دست آمده است.
در این اکتشاف، محققان جو این سیاره‌ی فراخورشیدی را با استفاده از داده‌های طیف‌سنجی و روش‌های جدید در پردازش اطلاعات مورد بررسی قرار داده‌اند. جرم این سیاره نزدیک به جرم مشتری است اما بسیار نزدیک‌تر از مشتری به دور ستاره‌ی میزبان خود می‌چرخد (دوره‌تناوبی برابر با ۱۹ ساعت). این گروه با استفاده از بررسی دقیق داده‌های طیف‌سنج FORS2 در رصدخانه‌ی VLT موفق شدند نشانه‌هایی از مقدار کمی اکسید تیتانیوم، آب، سدیم، و ذرات معلق را در جو سیاره، آشکارسازی کنند. اکسید تیتانیوم به ندرت در زمین دیده می‌شود ولی در جو ستارگان سرد وجود دارد. این ماده در سیارات فراخورشیدی داغی مثل WASP-19b، همانند جذب‌کننده‌ی گرما عمل می‌کند و در صورتی‌که به مقدار زیاد وجود داشته باشد اثری مانند وارونگی دما در زمین ایجاد می‌کند و باعث افزایش غیرعادی دما در سیاره می‌شود.
شکل ۱. در این نمودار طیف تراگسیلشی گذر سیاره‌ی فراخورشیدی WASP-19b نشان داده شده است. محور عمودی، مشخص‌کننده‌ی میزان افت نور در زمان گذر و محور افقی، بیانگر طول‌موج رصدی است. مدل‌های مختلف مشخص‌کننده‌ی ترکیب‌های مختلف جو است. بهترین مدل که با منحنی قرمز رنگ مشخص شده است، بیان‌کننده‌ی وجود آب، اکسید تیتانیوم، ذرات معلق، و سدیم در جو این سیاره‌ی فراخورشیدی است.
این گروه از ستاره‌شناسان به مدت دو سال رصد مداوم، نور عبوری ستاره‌ی میزبان از جو این سیاره‌ی فراخورشیدی که دارای گذر است را در طول‌موج‌های مختلف مطالعه و با مدل‌های ساختار جو سیارات فراخورشیدی مقایسه کرده‌اند. در سیارات فراخورشیدی دارای گذر، امکان اندازه‌گیری شعاع سیاره وجود دارد. اندازه‌گیری‌های دقیق شعاع سیارات فراخورشیدی در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد که ترکیبات مشخصی در جو سیارات فراخورشیدی، قسمتی از نور ستاره را جذب می‌کنند که باعث می‌شود شعاع سیاره از مقدار واقعی بزرگتر اندازه‌گیری شود. با رسم شعاع سیاره به عنوان تابعی از طول‌موج، نموداری موسوم به طیف تراگسیلشی۳ برای گذر سیارات فراخورشیدی به دست می‌آید که اطلاعات مفیدی از ترکیبات موجود در جو سیاره را آشکار می‌کند. شکل ۱ طیف تراگسیلشی گذر سیاره و درواقع میزان افت نور در زمان گذر و تغییرات شعاع (وابسته به طول‌موج) را نشان می‌دهد. بهترین مدل که با منحنی قرمز رنگ مشخص شده است، بیان‌کننده‌ی وجود آب، اکسید تیتانیوم، ذرات معلق، و سدیم در جو این سیاره‌ی فراخورشیدی است. منجمان در این پژوهش از تکنیک طیف‌سنجی مذکور در کنار سایر مدل‌ها و رصدهای نورسنجی استفاده کرده‌اند. این اکتشاف به بهبود هرچه بیشتر مدل‌ها و روش‌های بررسی ساختار جو سیارات فراخورشیدی نیز کمک شایان توجهی خواهد کرد.
(۱) Southern European Observatories Very Large Telescope or VLT
(۲) Titanium Oxide
(۳) Transmission Spectrum
عنوان اصلی مقاله: Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter
نویسندگان: Elyar Sedaghati, et al
این مقاله در Nature چاپ شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: https://arxiv.org/pdf/1709.04118.pdf
گردآوری: سعید حجت‌پناه
