قدم لنا مقراب جيمس ويب الفضائي (JWST) لأول مرة تحليلًا مفصلًا لعالم خارج نظامنا الشمسي.
يمتلك الكوكب الغريب جدًا WASP-107b غلافًا جويًا منخفضًا مدهشًا بنسبة الميثان، ما يُظهر أن داخل هذا الكوكب الخارجي يجب أن يكون أكثر حرارة بكثير مما كنا نعتقد، ويحتوي على نواة أضخم أيضًا. يساعد هذا في الواقع على تفسير كثافة كوكب WASP-107b المشابهة لحلوى القطن (غزل البنات).
كان يُعتقد سابقًا أن كوكب WASP-107b يحتوي على نواة صغيرة نسبيًا، محاطة بغلاف ضخم من الهيدروجين والهيليوم، وهو ما كان سيستدعي بعض التغييرات في فهمنا لكيفية تكوّن الكواكب وتطورها.
يمكن بالاستعانة بالنتائج الجديدة تفسير الكوكب الخارجي باستخدام النماذج الحالية دون الحاجة لمراجعات جذرية.
«تخبرنا بيانات ويب أن الكواكب مثل WASP-107 b قد لا تتشكل بنواة صغيرة للغاية وغلاف غازي هائل»، وفقًا لعالم الفلك مايك لاين من جامعة ولاية أريزونا (ASU).
«بدلًا من ذلك، يمكننا أن نأخذ شيئًا يشبه نبتون مع الكثير من الصخور وليس الكثير من الغاز، وفقط نضبط درجة الحرارة ليبدو كما يبدو [WASP-107b]».
حتى عند إعلان اكتشاف كوكب WASP-107b في عام 2017، كنا نعلم مسبقًا أن هناك شيء غريب في الكوكب الخارجي. بدراسة تأثير الكوكب الخارجي على نجمه المضيف بعناية، تمكن الفلكيون من استنتاج كتلته ونصف قطره، ما كشف عن كثافته المنخفضة المدهشة.
أظهر التحليل الإضافي أن الكثافة منخفضة للغاية حتى يمكن تصنيف العالم مثل «نفخة قوية»، إذ كانت فقط 0.13 جرام لكل سنتيمتر مكعب. كانت كثافة المشتري 1.33 جرام لكل سنتيمتر مكعب، وكثافة الأرض 5.51 جرام بمقارنتهما مع الكوكب.
نعرف أيضًا من هذه الدراسات السابقة أن الكوكب العملاق يدور حول نجم على بُعد نحو 200 سنة ضوئية، بفترة دوران تبلغ 5.7 أيام.
قد يبدو ذلك قصيرًا، إلا أن المسافة تجعل كوكبنا أكثر برودة مقارنةً بأقرانه. يدور كوكب المشتري بحلقة نصف قطرها أصغر، ما يجعله أدفأ، وهذا يؤدي إلى تمدد الأغلفة الجوية، لكن درجة الحرارة على كوكب WASP-107b منخفضة، ما جعل من الصعب تفسير انتفاخه.
لذا استخدم فريقان من علماء الفلك، أحدهما بقيادة سينغ والآخر بقيادة لويس ويلبانكس من جامعة ولاية أريزونا، تلسكوب جيمس ويب لدراسة غلاف هذا الكوكب الخارجي.
عندما يمر كوكب WASP-107b بيننا وبين نجمه المضيف، يُمتص أو يُضخم بعض من ضوء النجم بواسطة الجزيئات في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي. من خلال دراسة الفرق في ضوء النجم مع الكوكب الخارجي ومن دونه، والبحث عن الأطوال الموجية الأكثر سطوعًا والأقل سطوعًا في الطيف، يستطيع علماء الفلك تحديد بصمات الجزيئات المحددة في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي.
من المدهش أن يحتوي الغلاف الجوي لكوكب WASP-107b على كمية قليلة جدًا من الميثان، فإن هذا يقدم تفسيرًا لكيفية تكوّن الكوكب الخارجي بهذه الهيئة. يقول سينغ: «هذه أدلة على أن الغاز الحار من أعماق الكوكب يجب أن يختلط بقوة مع الطبقات الباردة الأعلى، فالميثان غير مستقر في درجات الحرارة العالية. حقيقة أننا اكتشفنا كمية قليلة جدًا منه، رغم أننا اكتشفنا جزيئات أخرى حاملة للكربون، تخبرنا أن داخل الكوكب يجب أن يكون أكثر سخونة بكثير مما كنا نظن».
كشفت النتائج أن الغلاف الجوي لكوكب WASP-107b لا يحتوي على القليل من الميثان، ما يشير إلى أن الغاز الساخن من أعماق الكوكب يختلط بقوة بالطبقات الأكثر برودة في الأعلى.
هذه قطعة واحدة من اللغز، إذ تشمل القطعة الأخرى ما وجده الباحثون في الغلاف الجوي لكوكب WASP-107b، بما في ذلك ثاني أكسيد الكبريت، وبخار الماء، وثاني أكسيد الكربون، وأول أكسيد الكربون، مع محتوى أعلى من العناصر الثقيلة مقارنةً بنبتون أو أورانوس.
من خلال دمج نسب العناصر الثقيلة إلى العناصر الأخف مع كمية الطاقة داخل الكوكب الخارجي بناءً على كمية الحرارة التي يولدها، حدد الباحثون حجم نواة كوكب WASP-107b، ووجدوا أنها أكبر بكثير مما كنا نظن -12 مرة كتلة نواة الأرض- وعلى الأقل ضعف الكتلة التي كانت مقدرة في البداية.
هذا يعني أننا لسنا في حاجة إلى نماذج تكوين كواكب غريبة لشرح وجوده.
أما فيما يتعلق بما يسبب سخونة النواة، فسيتطلب الأمر مزيدًا من التحقيق. مدار الكوكب الخارجي حول نجمه المضيف بيضاوي الشكل قليلًا، ما يضع ضغوطًا جاذبية متغيرة على داخل الكوكب ويسخنه من الداخل. يعتقد الباحثون أن هذا هو على الأرجح مصدر الحرارة التي تجعل كوكب WASP-107b شديد الحرارة.
اقرأ أيضًا:
سحب معدنية وأمطار من الياقوت السائل تهطل في سماء كوكب خارجي!
رصد بخار ماء في الغلاف الجوي لكوكب خارجي شبيه بنبتون
ترجمة: زين العابدين بدور
تدقيق: زين حيدر
مراجعة: هادية أحمد زكي
