لم يجد علماء الفلك حتى الآن دليلًا قاطعًا على وجود أي أقمار صناعية طبيعية للكواكب الخارجية – ما يسمى بالأقمار الخارجية – ولكن مع تراكم الأدلة الظرفية ونمو قائمة المرشحين، يبدو أن اكتشاف قمر خارجي أزرق حقيقي يلوح في الأفق.
يتعلق أحدث ادعاء غير مؤكد تمامًا بوجود قمر خارجي محتمل قد ينفجر لينشر الحطام على الكوكب المضيف وحوله. باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا، حدد علماء الفلك سحابة من الغاز في محيط الكوكب الخارجي العملاق الغازي WASP-39b والتي قد تأتي من قمر صناعي مصاحب. ولكن حتى لو ثبت أن هذا الرفيق القمري المزعوم وهمي، فإن هذه الطريقة الجديدة لتعقب المصادر الغامضة للمواد غير المبررة حول الكواكب الخارجية العملاقة يمكن أن تصبح طريقًا نهائيًا لاكتشافات القمر خارج المجموعة الشمسية في المستقبل.
منذ اكتشافه في عام 2011، كان WASP-39b هدفًا متكررًا لعلماء الفلك؛ إن الحجم الكبير للكوكب ومداره القصير والعبور الغامض (عبور وجه نجمه كما يُرى من الأرض) يجعله مناسبًا لإجراء المزيد من الدراسات المتعمقة. وفي عام 2023 أعلن الباحثون عن اكتشاف ثاني أكسيد الكبريت في الغلاف الجوي للكوكب. الآن دراسة ما قبل الطباعة جديدة، مقبولة للنشر في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، يتحدى بعض تفاصيل هذا الاستنتاج. تدعي هذه الدراسة الجديدة أن مصدر ثاني أكسيد الكبريت هو قمر خارجي بركاني، يشبه في كثير من النواحي القمر الصناعي لكوكب المشتري آيو. عالقًا في لعبة شد الحبل بين الجاذبية الشديدة لكوكب المشتري وجاذبية الأقمار الكبيرة الأخرى القريبة، تعجن أحشاء آيو مثل العجين بواسطة قوى المد والجزر، مما يولد حرارة هائلة تؤدي إلى انفجارات هائلة.
حول دعم الصحافة العلمية
إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.
بالنسبة لهذا الكوكب الخارجي وقمره المفترض، ستكون العملية “متطابقة تقريبًا مع عملية آيو (والمشتري) باستثناء أن (WASP-39b) قريب جدًا من النجم”، كما يقول أبورفا أوزا من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، الذي قاد الدراسة الجديدة. “النجم يطبخه بالفعل، بالجاذبية والحرارة أيضًا.”
إكسو آيو؟
آيو هو الجسم الأكثر نشاطًا بركانيًا في النظام الشمسي، وهو يقذف المواد التي يتم دفعها بعد ذلك إلى الفضاء بواسطة الغلاف المغناطيسي لكوكب المشتري بمعدل طن تقريبًا في الثانية. والنتيجة هي طارة من الغاز والغبار وغيرها من الحطام تمتد حول كوكب المشتري، والتي تتجدد باستمرار من خلال ثورانات آيو المستمرة.
في عام 2006، افترض الباحثون أن السحب المماثلة حول الكواكب الخارجية يمكن أن تكشف عن وجود أقمار. بدأ أوزا العمل مع أحد هؤلاء الباحثين بعد بضع سنوات، مع الأخذ في الاعتبار كيف يمكن للصوديوم أن يصبح “منارة للأقمار الخارجية والمستكشفات”. وفي عام 2019، قام هو وزملاؤه بوضع قائمة بالأهداف المحتملة لتحديد أولوياتها عند البحث عن مثل هذه المنارات. كان WASP-39b أحد المتنافسين.
على الرغم من أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي كان أول من اكتشف ثاني أكسيد الكبريت حول WASP-39b، إلا أن مراصد أخرى مثل تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا والتلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي في شمال تشيلي قد اكتشفت الصوديوم والبوتاسيوم هناك أيضًا. قام أوزا وزملاؤه بتجميع كل الملاحظات وتتبع مدى تباينها على مدى أكثر من عقد من الزمن. بدلًا من أن تكون موحدة ومرتبطة بشكل لا لبس فيه بـ WASP-39b نفسه، أشارت الإشارات المتقلبة للمركبات إلى سلوك عرضي لأوزا وزملائه، في حين ألمح التكوين إلى مصدر خارجي.
يقول كيرت ريثرفورد، عالم الكواكب في معهد أبحاث الجنوب الغربي في سان أنطونيو بولاية تكساس، والذي لم يشارك في دراسة أوزا: “إن حقيقة اختلاف هذه الأنواع تحديدًا تشير حقًا إلى شيء أكثر صلابة، مثل القمر”. في العديد من الاجتماعات المهنية في السنوات الأخيرة، برز ريثرفورد باعتباره منتقدًا مستمرًا لأسلوب أوزا المفضل في صيد الأقمار الخارجية، حيث ظهر في محادثات أوزا ليطرح أسئلة صعبة ومتشككة.
لكن ربما تغير ذلك منذ أن قدم أوزا بحثه حول WASP-39b الشهر الماضي في المؤتمر المشترك لعلوم الكواكب الأوروبية / قسم علوم الكواكب (EPSC-DPS) في هلسنكي بفنلندا.
يقول ريثرفورد: “قبل أن أرى حديثه، كنت أميل أكثر نحو الكوكب نفسه” باعتباره المصدر المحتمل لثاني أكسيد الكبريت. لكن الآن غير رأيه. ويقول إن وجود مصدر خارجي غير كوكبي للحصول على قراءات غريبة من WASP-39b هو أمر منطقي أكثر، “ربما يكون القمر الخارجي هو أفضل تفسير للبيانات كما هي الآن”.
صيد الأقمار الخارجية
ويقوم أوزا وفريقه بالفعل بتطبيق هذه التقنية على نجوم آخرين. لقد وجدوا بالفعل عالمًا عابرًا آخر، WASP-49Ab، ويعتقدون أنه مرشح قوي لاستضافة قمر خارجي. مثل شقيقه، WASP-49Ab هو “كوكب المشتري الساخن” – وهو عملاق غازي يدور بالقرب من نجمه. وتدور سحابة من الصوديوم حول النجم في نوبات وانفجارات تشير إلى ثورانات بركانية. وقد نشرت هذه الدراسة العام الماضي في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
مؤخرًا، أصدر متعاون أوزا والمؤلف المشارك في الدراسة الجديدة أثيرا أوني من جامعة كاليفورنيا، سانتا كروز، قياسات لحركة الغاز نفسه حول WASP-49Ab، مستشهدًا بالسرعة السريعة حول النظام كدليل على أن الأصل هو قمر صناعي بركاني، وليس الانفجارات النجمية أو غيرها من المصادر الفيزيائية الفلكية. ويبدو أن هذه القياسات تشير إلى وجود قمر يدور حول كوكبه المضيف لمدة ثماني ساعات، وفقًا لأوزا. ويتوقع ريثرفورد أنه إذا كشفت ملاحظات سرعات الغاز حول WASP-39b عن أنماط مماثلة، فإن ذلك سيكون بمثابة الدليل القاطع على وجود قمر خارجي.
منظر مركب لكوكب المشتري وقمره البركاني آيو، تم تجميعه من الصور التي التقطتها مركبة الفضاء نيو هورايزنز التابعة لناسا أثناء تحليقها بالقرب من المشتري في أوائل عام 2007.
لكن الإشارات ليست واضحة تمامًا. جميع الأهداف المدرجة في قائمة أوزا لعام 2019 هي كواكب المشتري الساخنة. يبلغ حجم WASP-39b حجم زحل تقريبًا ويدور حول نجمه الشبيه بالشمس مرة كل أربعة أيام؛ يؤدي هذا المدار المشتعل إلى تسخين الجانب النهاري للكوكب إلى 1430 درجة فهرنهايت (776 درجة مئوية). يدور WASP-49Ab كل 2.8 يومًا وهو أكثر سخونة. يعتقد معظم علماء الفلك أن هذه العمالقة الحارقة تشكلت بعيدًا عن نجمها ثم هاجرت إلى الداخل.
وهذا يخلق بعض المشاكل عندما يتعلق الأمر بالأقمار الصناعية.
تتشكل الكواكب من قرص الغاز والغبار الذي يحيط بالنجم حديث الولادة، ويُعتقد أن الأقمار تنشأ عادة من الثمالة المتبقية من ولادة الكوكب. تتجمع الكواكب العملاقة في مناطق أبعد في المناطق الأكثر برودة من أقراص ميلاد نجومها، حيث يكون الجليد والغاز أكثر وفرة؛ يُعتقد أن كواكب المشتري الساخنة قد اندفعت إلى الداخل بعد وقت قصير من تكوينها. ومن المفترض أن تكون أقمارهم قد تشكلت بجانبهم. لكن الفوضى التي تدفع الكواكب الساخنة إلى الداخل من المرجح أن تجرد أقمارها الصناعية، وفقًا لديفيد كيبينج، عالم الفلك الذي يطارد القمر الخارجي في جامعة كولومبيا.
يقول كيبينج: “يمكننا التفكير في الكثير من الطرق المعقولة لفقدان القمر”. “التمسك به أمر صعب.”
أما زميله رينيه هيلر، الباحث عن القمر الخارجي، من معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي في جوتنجن بألمانيا، فهو أقل تشككًا في هذه الجبهة. ويجادل بأن هجرة داخلية أقل تطرفًا ربما حدثت حول شمسنا أيضًا، وأن المشتري وزحل تمكنا من جلب أكبر أقمارهما في هذه الرحلة. يقول هيلر: “يعمل نظامنا الشمسي كمثال لتحريك الأشياء إلى الداخل وحمل أقمارها معها”.
يشعر هيلر بقلق أكبر بشأن مدى قرب القمر من الدوران حول WASP-39b لتجنب تجريده من قبل النجم. وفقًا لتحليلات أوزا، يجب أن يكون الجرم السماوي المتفجر ضمن نصف قطر كوكبي واحد لـ WASP-39b، وهو ما يعني عمليًا مسح قمم سحب الكوكب. هذا خط رفيع للسير دون الاصطدام بالعملاق أو الانحراف نحو الشمس.
يقول هيلر: “أعتقد أن هذا غير قابل للتصديق على الإطلاق”. “الاستقرار معيار صعب.”
يثير كل من هيلر وكيبينج أيضًا مخاوف بشأن قابلية التكذيب والحاجة إلى اختبار التنبؤات. ويجادل كل منهم بشكل مستقل بأن التفاعلات بين الكوكب والنجم يمكن أن يساء تفسيرها على أنها نشاط قمري. يمكن أن يؤثر النشاط النجمي على سحابة الغاز، مما يسبب سلوكًا عرضيًا قد يحاكي الانفجارات البركانية. ويشير هيلر إلى “مجهولات مجهولة”، مشيرا إلى أن قرب الكوكب من نجمه يمكن أن يؤدي إلى مصادر إشارة لم يكتشفها العلماء بعد.
يقول كيبينج: “أعتقد أنه من المشكوك فيه ما إذا كنا نفهم النجوم بما يكفي للتأكيد بثقة على أن أي تباين نراه، وخاصة من الناحية الطيفية، لا يمكن أن يكون نتيجة لبعض العمليات التي تحدث على سطح النجم نفسه”.
يشير كيبينج إلى أن أحد الجوانب السلبية لنموذج أوزا هو أن أي تقلبات في مستويات ثاني أكسيد الكبريت والصوديوم والبوتاسيوم التي تمت ملاحظتها على WASP-39b يمكن تفسيرها بسهولة على أنها تباين في الانفجارات.
ويقول: “عندما تتمكن فرضيتك من تفسير كل شيء، يصبح من الصعب جدًا دحضها”.
ويعرب هيلر عن مخاوف مماثلة بشأن كيفية التحديد الواضح لما إذا كانت المواد جاءت من القمر وليس من كوكب أو من مصدر آخر. لكن بالنسبة لريثرفورد، يبدو الأصل واضحًا إلى حدٍ ما.
ويقول: “إنه تحدي أكبر بالنسبة لي أن أتخيل الصوديوم والبوتاسيوم وثاني أكسيد الكبريت في الأجزاء العليا من الغلاف الجوي العملاق للغاز”.
عادةً ما تمتلئ الطبقة الجوية الخارجية للعمالقة الغازية في النظام الشمسي بالعناصر الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم. تغوص المواد الأثقل إلى الأسفل وسيكون من الصعب إزالتها. من المفترض أن يكون هذا صحيحًا بالنسبة لكواكب المشتري الحارة أيضًا، لكن اليقين بشأن مثل هذا الغامض بعيد المنال بالنسبة لهذه العوالم البعيدة.
وحتى مع أخذ ذلك في الاعتبار، يقول ريثرفورد إن تفسير القمر الخارجي يوفر “تفسيرًا أبسط بكثير” لملاحظات الغاز.
الخطوات التالية
ما الذي يتطلبه الأمر في النهاية لإقناع هيلر وكيبينج وغيرهما من المتشككين؟
يقول هيلر: “أعتقد أننا سنحتاج إلى طريقة تكميلية، طريقة مستقلة لإثبات أي تنبؤات لديك”.
أحد الخيارات هو الاستفادة بشكل أكبر من حقيقة أن WASP-39b يعبر نجمه كما يُرى من الأرض. على سبيل المثال، يمكن للقمر المصاحب الضخم بما فيه الكفاية أن يسحب الكوكب بما يكفي لتغيير توقيت تلك العبورات بمهارة، مما قد يسمح لعلماء الفلك اليقظين باستنتاج وجوده.
ومع ذلك، يشير كيبينج إلى أنه على مدى عقد ونصف تقريبًا، أولى علماء الفلك اهتمامًا كبيرًا لـ WASP-39b، وتم التقاط العديد من عمليات العبور. ويقول إنه من الممكن أن تكون إشارة توقيت عبور القمر الجديد مخفية ضمن البيانات الموجودة. لكن أوزا يشك في أن أي إشارة من هذا القبيل ستكون أصغر من أن يتم اكتشافها.
ويقول: “هذه التقنية حساسة للغاية لكتلة القمر، والتي يمكن أن تكون أصغر من قمرنا أو قمر آيو”.
وفي الوقت نفسه، يقول أوزا إن قياسات أوني لسرعة السحابة حول WASP-49Ab توفر دعمًا قويًا لوجود قمر هناك.
يقول كيبينج: “إن وجود هذا البعد الإضافي لإزاحات دوبلر يعزز التحليل بالتأكيد”.
ويأمل أوزا في الحصول على قياسات مماثلة لـ WASP-39b في المستقبل القريب.
يقول كيبينج: “إنها إشارة مثيرة للاهتمام حقًا وتتطلب تفسيرًا، ويمكن للقمر الخارجي أن يفسرها”. “أعتقد أننا يجب أن نتابعه.”
التعليقات