من المقرر أن يبدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في التحقيق في العروض الضوئية المذهلة لعمالقة النظام الشمسي أورانوس وزحل.
سيستخدم فريقان منفصلان من علماء الفلك في جامعة ليستر التلسكوب الفضائي الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار لدراسة الشفق فوق عملاق الغاز زحل وعملاق الجليد المتجمد أورانوس. سيكون الهدف هو شرح العمليات التي تؤدي إلى ظهور هذه العروض الضوئية القطبية على كواكب مختلفة بمزيد من التفصيل.
“إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي يغير بالفعل كيفية إدراكنا للكون، من النظام الشمسي، الفناء الخلفي للكون، إلى المجرات الأولى التي تشكلت في بداية الزمن،” هنريك ميلين من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ليستر والذي سيقود وقال التحقيق في أورانوس في بيان. “يسعدني أن أحصل على الوقت في هذا المرصد الرائع، وهذه البيانات ستشكل بشكل أساسي فهمنا لكل من زحل وأورانوس.”
متعلق ب: تم العثور على 3 أقمار جديدة صغيرة حول أورانوس ونبتون، وأحدها صغير جدًا
الشفق القطبي مألوف لدى مراقبي السماء على الأرض مثل الأضواء الشمالية والأضواء الجنوبية المذهلة، والتي يمكن رؤيتها على طول قطبي كوكبنا عند ظهورها.
تتولد هذه العروض الضوئية فوق الأرض عندما تضرب الجسيمات المشحونة التي تتدفق من الرياح الشمسية الشمسية المجال المغناطيسي الواقي لكوكبنا، والمعروف باسم الغلاف المغناطيسي. تنتقل هذه الجسيمات عبر خطوط المجال المغناطيسي وتتدفق خلف الأرض، ولكن أثناء قيامها بذلك، تتفاعل مع الجسيمات الموجودة في غلافنا الجوي، مما يخلق ضوءًا متوهجًا.
عندما تطلق الشمس كميات كبيرة من البلازما النجمية في ما يسمى بالمقذوفات الكتلية الإكليلية، يكون الشفق القطبي أكثر وضوحًا ويمكن رؤيته عند خطوط العرض المنخفضة فوق الأرض.
على الرغم من أن الشفق القطبي قد شوهد على كواكب أخرى في النظام الشمسي من قبل، ومن المفترض أن يكون من الممكن رؤيته حول أي كوكب له غلاف جوي ومجال مغناطيسي، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل عن عروض الضوء الغريبة هذه.
حاليًا، لا يُعرف سوى القليل نسبيًا عن الشفق القطبي لأورانوس، وهو عملاق جليدي ذو غلاف جوي مكون من الماء والأمونيا والميثان.
في الواقع، في العام الماضي فقط، وبعد ثلاثة عقود من البحث، اكتشف فريق بحث من كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ليستر – بقيادة دكتوراه. الطالبة إيما توماس – أكدت وجود شفق بالأشعة تحت الحمراء حول أورانوس.
بسبب اصطدام سابق بجسم بحجم الأرض تقريبًا، يميل أورانوس بزاوية 97.77 درجة. وهذا يعني أن أقطابه موجهة بشكل مباشر تقريبًا نحو الشمس وبعيدًا عنها، ويتم وضع الشفق القطبي حول ما يمكن أن يكون عادة خط الاستواء لكوكب النظام الشمسي.
بينما يستخدم ميلين وزملاؤه تلسكوب جيمس ويب الفضائي لرصد الشفق القطبي لأورانوس، وهو الكوكب السابع من الشمس، فسوف يقومون بالتحقيق في شيء يقترحه هذا الاكتشاف السابق للشفق القطبي لأورانوس: هل الشفق القطبي لهذا الكوكب البعيد مسؤول عن إبقائه أكثر دفئًا من الشمس؟ مُتوقع؟
“درجة حرارة جميع الكواكب الغازية العملاقة، بما في ذلك أورانوس، أعلى بمئات الدرجات الكلفنية/المئوية مما تتنبأ به النماذج إذا ارتفعت درجة حرارتها فقط عن طريق الشمس، مما يتركنا مع السؤال الكبير حول كيف تكون هذه الكواكب أكثر سخونة بكثير مما كان متوقعا،” توماس قال العام الماضي. “تشير إحدى النظريات إلى أن الشفق النشط هو السبب في ذلك، والذي يولد ويدفع الحرارة من الشفق إلى خط الاستواء المغناطيسي.”
ستبدأ دراسة تلسكوب جيمس ويب الفضائي لأورانوس في أوائل عام 2025؛ وسوف تلتقط صورًا للعملاق الجليدي على مدار يوم واحد للكوكب، والذي يستمر حوالي 17 ساعة أرضية. من المفترض أن يسمح هذا للفريق برسم خريطة للانبعاثات الشفقية عبر دورة كاملة للمجال المغناطيسي لأورانوس.
ويهدف العلماء أيضًا إلى اكتشاف ما إذا كانت الانبعاثات تنتج عندما يتفاعل المجال المغناطيسي لأوراني مع الرياح الشمسية، كما يحدث فوق الأرض، أو ما إذا كانت الجسيمات المشحونة المتفاعلة تأتي من مصادر داخل النظام على غرار الطريقة التي يخلق بها كوكب المشتري الشفق القطبي. هناك أيضًا احتمال أن يكون الشفق القطبي لأورانوس قد تم إنشاؤه كمزيج من هذه الظواهر، تمامًا كما يبدو أن الشفق القطبي قد تم إنشاؤه.
سيقوم مشروع JWST Saturn Aurora، بقيادة عالم فيزياء الفضاء في مركز جامعة بوسطن لوك مور، بمراقبة المنطقة الشفقية الشمالية لعملاق الغاز لمدة يوم زحل كامل مدته 10.6 ساعة. وهذا سيسمح للفريق بمراقبة كيفية تغير درجة حرارة هذه المنطقة مع دوران العملاق الغازي.
من خلال الكشف عن الطاقات الشفقية في الغلاف الجوي لزحل لأول مرة، يأمل الفريق في معرفة المزيد عن مصادر الجسيمات المشحونة داخل الغلاف الجوي للعملاق الغازي والتي تحرك الشفق القطبي.
قصص ذات الصلة:
— غيوم نبتون تلاشت والشمس هي السبب (فيديو)
– يشير تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى وجود شفق غامض فوق “النجم الفاشل”
– قد لا يتمكن تيتان، قمر المحيط التابع لكوكب زحل، من دعم الحياة على الإطلاق
سيتم إجراء دراستي الكوكب العملاق JWST باستخدام أداة كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) شديدة الحساسية الخاصة بالتلسكوب الفضائي.
بمجرد أن تصبح هذه النتائج في متناول اليد، يمكن للعلماء أن يفهموا بشكل أفضل العمليات التي تخلق الشفق القطبي في النظام الشمسي والدور الذي تلعبه هذه الآليات على الأرض على وجه الخصوص. ربما يمكن أن تساعد النتائج علماء الفلك في جمع معلومات حول الشفق القطبي حول كوكب خارج النظام أيضًا: الكواكب خارج المجموعة الشمسية، أو “الكواكب الخارجية”.
“إن غالبية الكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن تقع في فئة ما دون نبتون، وبالتالي فهي مشابهة فيزيائياً لنبتون وأورانوس في الحجم. وقال توماس: “قد يعني هذا أيضًا خصائص مغناطيسية وجوية مماثلة أيضًا. ومن خلال تحليل الشفق القطبي لأورانوس، الذي يتصل مباشرة بكل من المجال المغناطيسي للكوكب والغلاف الجوي، يمكننا إجراء تنبؤات حول الأجواء والمجالات المغناطيسية لهذه العوالم، وبالتالي مدى ملاءمتها”. لأجل الحياة.”