تلسكوبات ناسا تكشف عن جو كوكب خارجي هجين غريب

Send

يوجد في الفضاء اسم غير عادي للكواكب الخارجية Gliese 3470 b (GJ 3470 b.) إنه عالم غريب ، نوعًا ما مثل الهجين بين الأرض ونبتون. لها قلب صخري مثل الأرض ، لكنها محاطة بجو مصنوع من الهيدروجين والهليوم. هذا المزيج لا يشبه أي شيء في نظامنا الشمسي.

يدور الكوكب حول نجم قزم أحمر يسمى Gliese 3470 ، في كوكبة السرطان. يبلغ حجم كتلة GJ 3470 b حوالي 12.6 كتلة أرضية ، مما يعني أنها في منتصف الطريق تقريبًا بين كتلة الأرض ونبتون. (نبتون حوالي 17 كتلة أرضية).

بفضل مهمة كيبلر ، نعلم أن هناك العديد من الكواكب الخارجية في هذا النطاق الشامل. من المحتمل أن تصل إلى 80٪ من الكواكب تقع في هذا النطاق ، على الرغم من أن بعثات الكواكب الخارجية المستقبلية ستوضح ذلك بلا شك. حتى الآن ، لم يكن الفلكيون يلقون نظرة فاحصة على جو أحد هذه الكواكب ، وبالتالي فإن تكوينها ليس إلا لغزا.

لقد تعاونت تلسكوبات هابل و سبيتزر لإلقاء نظرة فاحصة على الغلاف الجوي لـ GJ 3470 b ، وهي المرة الأولى التي يتمكن فيها علماء الفلك من التعرف على البصمة الكيميائية لجو كوكب مثل هذا. ما وجدوه هو أن الكوكب لديه جو بدائي شبه بدائي من الهيدروجين والهليوم ، دون وجود أي عناصر أثقل.

وهذا يقدم بعض الغموض.

"ليس لدينا أي شيء من هذا القبيل في النظام الشمسي ، وهذا ما يجعلها مذهلة".
بيورن بينكي من جامعة مونتريال بكندا

نصف نجمة ، نصف كوكب؟

GJ 3470 b ، بغلافه الجوي من الهيدروجين والهيليوم ، يشبه النجم أكثر من كوكب من بعض النواحي. شمسنا هي 73٪ هيدروجين ، والباقي كلها تقريباً هيليوم. فقط جزء صغير من الشمس هو عناصر أثقل مثل الأكسجين والنيون والحديد والكربون. عمالقة الغاز جوبيتر وزحل هم في الغالب الهيدروجين والهيليوم ، لكنهم يحتويون أيضًا على مركبات أخرى مثل الميثان والأمونيا ، بالإضافة إلى عناصر أثقل. هذه المركبات غائبة تقريبًا في GJ 3470 b.

هذا اكتشاف كبير من منظور تكوين الكوكب. قال بيورن بينكي من جامعة بورن ، إن الكوكب يدور قريبًا جدًا من النجم وهو أقل كتلة بكثير من كوكب المشتري - كتلة الأرض 318 مرة - لكنه تمكن من تراكم الغلاف الجوي للهيدروجين / الهليوم البدائي الذي `` غير ملوث '' إلى حد كبير من قبل العناصر الثقيلة. مونتريال في كندا ، في بيان صحفي لوكالة ناسا. "ليس لدينا أي شيء من هذا القبيل في النظام الشمسي ، وهذا ما يجعلها مذهلة".

جمع الفلكيون وراء هذا العمل إمكانات الطول الموجي المتعدد لكل من التلسكوبات الفضائية لإلقاء نظرة جيدة على جو GJ 3470 b. لقد فعلوا ذلك بقياس امتصاص ضوء النجوم أثناء انتقال الكوكب الخارجي أمام نجمه المضيف. كما قاموا بقياس فقدان الضوء المنعكس أثناء مرور الكوكب الخارجي خلف النجم. وإجمالاً ، لاحظ زوج التلسكوبات الفضائية 12 عملية مرور و 20 كسوفًا.

يستخدم الفلكيون التحليل الطيفي لتحديد البصمات الكيميائية للهيدروجين والهليوم في الغلاف الجوي ، وطبيعة الغلاف الجوي للكوكب جعلت كل هذا ممكنًا. إنه واضح في الغالب مع القليل من الضباب ، مما يعني أنهم كانوا قادرين على النظر بعمق في الغلاف الجوي. قال "للمرة الأولى لدينا توقيع طيفى لمثل هذا العالم."

لكن هذا التحليل الطيفي كشف عن شيء غير متوقع. يعتقد الفلكيون أنهم سيجدون تركيبة كيميائية مماثلة لكوكب نبتون ، مع عناصر أثقل مثل الأكسجين والكربون. ولكن بدلاً من ذلك وجدوا جوًا يشبه الشمس.

"... وجدنا جوًا فقيرًا جدًا في العناصر الثقيلة بحيث يشبه تكوينه تكوين الشمس الغني بالهيدروجين / الهيليوم".
بيورن بينيك من جامعة مونتريال في كندا

قال بينيك: "كنا نتوقع جوًا غنيًا بقوة في العناصر الثقيلة مثل الأكسجين والكربون التي تشكل بخار ماء وفير وغاز الميثان ، على غرار ما نراه في نبتون". "بدلاً من ذلك ، وجدنا جوًا فقيرًا جدًا في العناصر الثقيلة بحيث يشبه تكوينه تركيبة الشمس الغنية بالهيدروجين / الهيليوم".

تجميعها معًا

الآن بعد أن تمكن الفلكيون من التعامل بشكل جيد مع الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية ، وذلك بفضل القوة المشتركة لتلسكوبات هابل وتلسكوبات سبيتزر ، يمكنهم البدء في فهم كيفية تشكل هذا الكوكب الغريب.

يتناقض GJ 3470 b بشكل حاد مع الكواكب الخارجية الأخرى. يعتقد علماء الفلك أن الكواكب الخارجية الأخرى ، على سبيل المثال كوكب المشتري الساخن ، تتشكل على مسافة كبيرة من شمسهم ، ثم تهاجر إلى الداخل. لكن الفلكيين يعتقدون أن هذا الكوكب الخارجي شكل قريبًا جدًا من نجمه القزم الأحمر ، بالقرب من موقعه اليوم.

من المحتمل أنها تشكلت كجسم صخري صغير في البداية ، مغروس في وسط القرص الكوكبي الأولي ، في نفس الوقت تقريبًا الذي تشكل فيه النجم. كانت ستجمع ، أو تتراكم ، غلافها الجوي من نفس المادة البدائية في القرص التي يتكون منها النجم. وهذا يفسر الغلاف الجوي للهيدروجين / الهليوم ، ولماذا يفتقر إلى عناصر أثقل.

"هذا اكتشاف كبير من منظور تكوين الكوكب."
بيورن بينيك من جامعة مونتريال في كندا

قال بينيك: "نرى جسمًا قادرًا على تراكم الهيدروجين من قرص الكواكب الأولية لكنه لم يهرب ليصبح كوكبًا ساخنًا". "هذا نظام مثير للاهتمام."

ما قد حدث هو أنها كانت لا تزال تتراكم المادة من القرص ، لكن النجم نما بشكل أسرع ، وتبدد القرص. هذا منع GJ 3470 b من النمو بشكل أكبر وأصبح أشبه بعمالقة الغاز في نظامنا الشمسي ، مع وجود عناصر أثقل في الغلاف الجوي.

في الوقت الحالي ، هذا هو موقفنا من هذا الكوكب الخارجي المثير للفضول. ولكن بمجرد تشغيل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، فسيخبرنا المزيد.

إن JWST عبارة عن تلسكوب فضائي قوي يمكنه الرؤية إلى الأشعة تحت الحمراء بحساسية غير مسبوقة. سيكون قادرًا على استكشاف الغلاف الجوي لـ GJ 3470 b ، والكواكب الخارجية الأخرى ، والكشف عن أشياء لم يتم رؤيتها حتى الآن. على وجه الخصوص ، ستلاحظ في الأطوال الموجية التي تجعل الأخطار المشوشة شفافة تقريبًا.

ثم ، سوف ينمو فهمنا لجميع الكواكب الخارجية ، وليس فقط هذه ، بسرعة فائقة.