قد يتقلص الكوكب الخارجي الصغير “حلوى القطن” بحجم كوكب المشتري إلى أرض عملاقة

اكتشف العلماء باستخدام تلسكوب هابل الفضائي أن كوكبًا بحجم كوكب المشتري يقع على بعد حوالي 350 سنة ضوئية يتقلص ويمكن أن يكون في طريقه ليصبح بحجم “شبه نبتون” أو “الأرض الفائقة” عالم.

بالإضافة إلى كونه واحدًا من أخف الكواكب المكتشفة على الإطلاق، فإن الكوكب خارج المجموعة الشمسية أو “الكوكب الخارجي” المسمى V1298 Tau b يصادف أيضًا أنه أحد أصغر العوالم التي تم اكتشافها على الإطلاق حيث يعبر أو “يعبر” وجه نجمه.

يدور V1298 Tau b حول نجم عمره 23 مليون سنة تقريبًا، وهو نجم صغير بالنسبة للنجوم الأكبر سنًا مثل نجمنا في منتصف العمر، الشمس، والذي يبلغ عمره 4.6 مليار سنة. ويرافقه في هذا النظام ثلاثة كواكب أخرى على الأقل، وهي V1298 Tau c وd وe. وهذا يعني أن هذا النظام يوفر لعلماء الفلك فرصة فريدة لدراسة الأجواء للكواكب حديثة التكوين والمتطورة.

وللقيام بذلك، استخدم الفريق أداة Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3) لمراقبة V1298 Tau b أثناء عبوره وجه نجمه الأم الشاب، المصنف على أنه نجم T Tauri، مما يعني أنه نجم صغير جدًا له كتلة تشبه الشمس.

متعلق ب: يعد كوكب حلوى القطن الموجود خارج المجموعة الشمسية ثاني أخف كوكب تم العثور عليه على الإطلاق

وقال قائد فريق البحث ساوجاتا بارات من جامعة أمستردام لموقع Space.com: “يبلغ حجم V1298 Tau b حجم كوكب المشتري. ومع ذلك، وجدنا أن كتلة هذا الكوكب مماثلة أو حتى أقل من كتلة نبتون”. “لذلك، من المحتمل أن يكون سلف نبتون أو شبه نبتون في هذا العصر. اعتمادًا على تطور هذا الكوكب، يمكن أن يفقد جزءًا كبيرًا من غلافه الجوي البدائي وينتهي به الأمر باعتباره كوكبًا فرعيًا لنبتون أو حتى كوكبًا فائقًا”. -كوكب شبيه بالأرض.”

نظرًا لأن كتلة المشتري تبلغ حوالي 20 مرة كتلة نبتون، فإن حقيقة أن V1298 Tau b هو عرض الأول مع كتلة الأخير يعني أن هذا الكوكب الخارجي “منتفخ” بشكل لا يصدق، كما يراه علماء الفلك حاليًا.

وأضاف بارات: “V1298 Tau b هو أحد الكواكب الأقل كثافة التي اكتشفناها حتى الآن. ويمكن مقارنة كثافته البالغة 0.1 جرام لكل سنتيمتر مكعب بحلوى القطن”.

فك تشفير الغلاف الجوي المتقلص لـ V1298 Tau b

باستخدام عمليات العبور، أجرى الفريق فحصًا جويًا للكوكب V1298 Tau b واكتشف غلافًا جويًا كبيرًا وواضحًا يمتد لمسافة حوالي 621 ميلًا (1000 كيلومتر). وهذا أوسع بكثير من الأغلفة الجوية لأجسام النظام الشمسي مثل تيتان، أكبر أقمار زحل، والتي لها أغلفة جوية تمتد من جسمها الرئيسي بما يتراوح بين 31 ميلاً و62 ميلاً (50 إلى 100 كيلومتر).

يقع V1298 Tau b على بعد حوالي 16 مليون ميل فقط من نجمه الأم النشط للغاية والحار T Tauri، مما يعني أنه يكمل مداره خلال 24 يومًا أرضيًا فقط. ونتيجة لهذا القرب، يتعرض الكوكب أيضًا لقصف بجرعات عالية من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الصادرة عن نجمه، مما يؤدي إلى تجريد غلافه الجوي.

بالإضافة إلى ذلك، وجد الفريق أن الجزء الداخلي من هذا الكوكب حار جدًا، على الرغم من أنه من المتوقع أن يبرد مع نضجه، مما يزيد أيضًا من فقدان الغلاف الجوي.

وقال بارات: “من المرجح أن يؤدي مزيج من هذه العمليات إلى خسارة كبيرة في الكتلة وانكماش لهذا الكوكب”. “إن المقارنة بين طبيعة وتكوين V1298 Tau b مع الكواكب الفرعية الناضجة تسلط الضوء على اختلافات كبيرة. لذلك، من الممكن أنه في الوقت المناسب لتطوره، قد يتغير أيضًا تكوين الغلاف الجوي وكيمياء V1298 Tau b.”

ونتيجة لذلك، يخبر V1298 Tau b علماء الفلك أنه عندما تولد نبتون وأشباه نبتون لأول مرة في سحابة من الغاز والغبار تحيط بنجم شاب يسمى “القرص الكوكبي الأولي”، فإنهم يكونون في حالة لا تشبه الشكل الذي يظهرون فيه. الأعمار الناضجة. ويشير البحث أيضًا إلى أن نبتون والكواكب من فئة نبتون الفرعية قد تغير مواقعها في أنظمتها الكوكبية.

وقال بارات: “لقد ولدوا بأغلفة بدائية كبيرة جدًا، ومن المحتمل أن تكون قد تراكمت أثناء تشكلهم داخل قرص كوكبي أولي”. “من خلال تحليل محتويات الغلاف الجوي لـ V1298 Tau b، نعتقد أن هذا الكوكب ربما نشأ بالقرب من موقعه الحالي بالقرب من نجمه المضيف.”

ونظرًا لأن العناصر والمركبات الكيميائية تمتص الضوء وتبعثه بأطوال موجية مميزة، فإن تحليل الضوء الذي يمر عبر الغلاف الجوي للكوكب أثناء عبوره وجه نجمه باستخدام عملية تسمى التحليل الطيفي يمكن أن يكشف عن تركيبته.

بالنسبة لـ V1298 Tau b، كشف هذا التحقيق عن شيء غير عادي حول الغلاف الجوي لهذا الكوكب الخارجي. ومن المثير للدهشة أنها منخفضة في “المعادن”، وهو المصطلح الذي يستخدمه علماء الفلك للعناصر الأثقل من أخف عنصرين في الكون، الهيدروجين والهيليوم.

وقال بارات: “لقد فوجئنا بعدم اكتشاف غاز الميثان. فدرجة حرارة هذا الكوكب مثالية لإنتاج كمية كبيرة من غاز الميثان”. “لكن غيابه يشير إلى عمليات كيميائية في غلافه الجوي، مثل الخلط العمودي القوي، الذي يمكن أن يزيل غاز الميثان من الغلاف الجوي المرئي.

وتابع عالم جامعة أمستردام موضحًا أنه لا يمكن إزالة غاز الميثان إلا إذا كان باطن الكوكب ساخنًا جدًا. قادهم غاز الميثان المفقود في الغلاف الجوي للكوكب V1298 Tau b إلى افتراض أن درجات الحرارة في الغلاف الجوي للكوكب تبلغ 80 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية) أو أكثر. بالمقارنة، يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الغلاف الجوي لكوكب المشتري 166 درجة فهرنهايت (ناقص 110 درجة مئوية).

قصص ذات الصلة:

– كوكب خارجي على شكل بيضة محكوم عليه بالموت يتصاعد نحو نجمه

— كوكب بحجم الأرض تم اكتشافه حول نجم قزم أحمر بارد، ويشترك في اسمه مع قطعة بسكويت

– يفجر النجم الغلاف الجوي لكوكب خارجي عملاق، تاركًا وراءه ذيلًا ضخمًا

وقال بارات إن الملاحظات الحالية لاحظت فقط بخار الماء في الغلاف الجوي للكوكب V1298 Tau b. وهذا يعني أنهم يعتزمون في المستقبل قياس وفرة الجزيئات الأخرى، مثل ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت، لاستكمال جرد المواد الكيميائية الموجودة في الغلاف الجوي لهذا الكوكب الخارجي.

وأضاف بارات: “من المهم تقييد هذه الوفرة بدقة لأنها ترتبط مباشرة بموقع تكوين هذا الكوكب”. “من المهم أيضًا دراسة تأثير النجم المضيف على كيمياء الغلاف الجوي للكوكب.”

حصل بارات وزملاؤه على ملاحظات لـ V1298 Tau b باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، والذي يقومون بتحليله حاليًا.

واختتم بارات حديثه قائلاً: “إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي حساس لمجموعة واسعة من الجزيئات مثل الماء والميثان وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت. وبالتالي، سنكون قادرين قريبًا على معالجة هذه الأسئلة”.

نُشر بحث الفريق في 9 مايو في مجلة Nature Astronomy.