يواصل كوكب خارجي خفيف جدًا لدرجة أنه سيطفو على الماء، لو كان هناك محيط كبير بما فيه الكفاية، إحباط علماء الفلك من خلال إخفاء أقرب أسراره بطبقة من الضباب أكثر سمكًا من أي كوكب شوهد من قبل.
الضباب كثيف لدرجة أنه لا يمكن حتى رؤية تلسكوب جيمس ويب الفضائي يمكن لـ (JWST) اختراقه، مما يترك لغز كيفية تشكل هذا العالم منخفض الكثافة للغاية والكواكب الشقيقة دون حل في الوقت الحالي.
يستمر المقال أدناه
Kepler-51d هو عضو في نظام رباعي الكواكب يدور حول شاب شمس-يحب نجم 2,615 سنة ضوئية بعيد. تم اكتشافهم من قبل وكالة ناسا تلسكوب كيبلر الفضائي، التي رصدت عبور الكواكب لنجمها. من كمية ضوء النجم المحجوب أثناء العبور، استنتج علماء الفلك حجم العوالم، ومن اختلافات توقيت العبور – الطريقة التي تسحب بها جاذبية كل كوكب الكواكب الأخرى وتدفعها، وتختلف تمامًا عند رؤيتها وهي تعبر – تم قياس كتلتها. الكواكب 51 ب، ج، د لديها 7.1، 9 و 9.7 أضعاف نصف قطر الأرض، على التوالي، مما يجعلها بنفس الحجم تقريبًا زحل.
ومع ذلك، فإن الكواكب b وc وd لها كتل أكبر بـ 3.7 و5.6 و5.6 مرة فقط من كتلة الأرض، على التوالي. من ناحية أخرى، تبلغ كتلة زحل 95 مرة أكبر من كتلة الأرض. لذا، فإن هذه العوالم لها حجم مشابه لكوكب زحل، ولكنها أقل كتلة بكثير (كثيرًا). (الكوكب الرابع في النظام، e، تم اكتشافه فقط في عام 2024 ولم يتم بعد قياس كتلته ونصف قطره بأي درجة من الدقة).
ومن اللافت للنظر أن كثافات الكواكب 51b، وc، وd تشترك أكثر مع حلوى القطن (أو خيط الحلوى كما نسميها في المملكة المتحدة!) أكثر من الكواكب التي نعرفها أكثر.
وعلى هذا النحو، فإن كوكب Kepler-51d والعوالم المماثلة له ذات الكثافة المنخفضة للغاية تعتبر غريبة تمامًا عن الكواكب الموجودة في منطقتنا. النظام الشمسي. خذ عمالقة الغاز كوكب المشتري أو كوكب زحل، على سبيل المثال، الذي يتمتع بنوى كبيرة وكثيفة ومحددة جيدًا، والتي تبلغ في حد ذاتها كتلة أكبر بعشر مرات من الأرض. تشكلت هذه النوى أولاً ثم جذبت جاذبيتها كتلًا من الغاز من القرص الذي يشكل الكوكب والذي كان يحيط بالشمس منذ 4.5 مليار سنة.
وعلى النقيض من ذلك، فإن عوالم كيبلر-51 ذات الكثافة المنخفضة للغاية “تحتوي على نوى صغيرة وأغلفة جوية ضخمة مما يمنحها كثافة تشبه حلوى القطن”، كما قال ليبي روبرتس. ليس من الواضح كيف تمكنت هذه النوى الصغيرة من تجميع كميات كبيرة نسبيًا من الغاز.
لذلك، بحثًا عن إجابات، عندما كانت ليبي روبرتس في جامعة ولاية بنسلفانيا، قادت فريقًا في عام 2020 لمراقبة نظام كيبلر-51 طيفيًا باستخدام تلسكوب هابل الفضائيكاميرا واسعة النطاق 3. كان الغرض هو البحث عن علامات التركيب الكيميائي للغلاف الجوي حول الكواكب، والتي يمكن أن توفر أدلة حول مدى بعد هذه العوالم عن نجمها، وكيف أصبحت فيما بعد ضعيفة للغاية. نظرًا لكثافتها المنخفضة، فهي بلا شك غنية بالهيدروجين والهيليوم، وهما العنصران الأخف وزنًا والأكثر شيوعًا في الكون، لكن الغازات النزرة المختلفة الموجودة في غلافها الجوي يمكن أن تخبرنا المزيد عن أصلها.
ومع ذلك، لم يجد هابل أي علامة على وجود أي كيمياء، مما دفع ليبي روبرتس وزملائها إلى الشك في إمكانية وجود ضباب عديم الملامح يغمر الغلاف الجوي للكواكب.
الآن، عادت ليبي-روبرتس إلى نظام كيبلر-51، باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) التابع لـ JWST لمحاولة التحقيق بقوة أكبر في الغلاف الجوي لـ Kepler-51d على أمل اكتشاف تركيبه الكيميائي.
لقد هدفوا إلى تحقيق ذلك عبر التحليل الطيفي العابر. عندما يعبر Kepler-51d نجمه، فإن بعض ضوء نجمه يتسرب عبر الغلاف الجوي للكوكب. يمكن لأي جزيئات موجودة أن تمتص أطوال موجية معينة من ضوء النجم، والتي يجب أن تظهر في طيف النجم كخطوط امتصاص.
وقالت ليبي روبرتس: “يتم ترشيح ضوء النجم عبر الغلاف الجوي للكوكب قبل أن يصل إلى تلسكوباتنا”. “إذا نظرنا عبر مجموعة من الأطوال الموجية، عبر الطيف، نحصل على نوع من بصمة الغلاف الجوي للكوكب الذي يكشف عن تكوينه.”
ومع ذلك، لم يُظهر الطيف أي علامات على كيمياء الغلاف الجوي لـ 51d، مما يعني أن الضباب الموجود يجب أن يكون الأكثر سمكًا على الإطلاق على كوكب خارج المجموعة الشمسية، حتى لو لم يتمكن حتى NIRSpec، الذي يعمل بأطوال موجية أطول من هابل، من الرؤية من خلاله.
“يبدو مشابهًا جدًا للضباب الذي نراه على أكبر أقمار زحل تيتانوقال الباحث المشارك سوفراث ماهاديفان من ولاية بنسلفانيا: “يحتوي على هيدروكربونات مثل الميثان، ولكن على نطاق أكبر بكثير”. “يبدو أن كوكب كيبلر 51 دي يحتوي على كمية هائلة من الضباب، تقريبًا نصف قطر الأرض”.
لا توجد حاليًا نماذج لتكوين الكواكب يمكنها تفسير كيفية تشكل مثل هذه العوالم منخفضة الكثافة، خاصة قريبة جدًا من نجمها – إذا تم نقل 51b وc وd إلى نظامنا الشمسي، فسيتم تعبئتها جميعًا في منطقة داخل مدار الكوكب. فينوس.
وقالت ليبي روبرتس: “من الممكن أن يكون (51d) قد تشكل في مكان أبعد وانتقل إلى الداخل، ولكن لا يزال أمامنا الكثير من الأسئلة حول كيفية تشكل هذا الكوكب – والكواكب الأخرى في هذا النظام”. “ماذا عن هذا النظام الذي خلق هذه الكواكب الثلاثة الغريبة حقا، وهو مزيج من التطرف الذي لم نشهده في أي مكان آخر؟”
ومن الممكن أن نرى هذه الكواكب في مرحلة انتقالية. يبلغ عمر النظام نصف مليار سنة، وهو صغير جدًا مقارنة بنظامنا الشمسي البالغ من العمر 4.5 مليار سنة. نظرًا لكونه شابًا، فإن نجم Kepler-51 لا يزال نشطًا للغاية وستقوم رياحه النجمية بتجريد الغازات الخارجية للكواكب ذات الكثافة المنخفضة للغاية. ربما لو عدنا بعد مليار سنة، لكان الكثير من غازات كل كوكب قد اختفى تاركًا وراءه نواة صغيرة.
ومن الممكن أن تكون بعض الإجابات قادمة. يقوم فريق منفصل بإجراء عمليات رصد NIRSpec للكوكب Kepler-51b لمحاولة العثور على دليل على تكوين غلافه الجوي. قد يجدون بدلًا من ذلك أنها مغطاة أيضًا بالضباب، لكن إذا نجحوا، فإن القرائن التي توفرها هذه الملاحظات قد تنطبق أيضًا على 51c وd.
ثم تم نشر قياسات كبلر-51د في عدد 16 مارس من مجلة المجلة الفلكية.
التعليقات