أجرى تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) تقريرًا عن الطقس لكوكب بعيد.
يتنبأ التلسكوب الفضائي القوي بسرعات رياح شديدة ودرجات حرارة شديدة الحرارة وبطانيات من السحب الصخرية للعالم، المسمى Wasp-43b. على هذا النحو، يوضح الكوكب خارج المجموعة الشمسية، أو “الكوكب الخارجي”، مدى غرابة الكواكب الغريبة خارج النظام الشمسي.
يدور WASP-43b حول نجم يقع على بعد حوالي 283 سنة ضوئية من الأرض؛ فهو في الواقع قريب جدًا من نجمه، لدرجة أنه يكمل مداره في حوالي 19 ساعة أرضية فقط. هذا القرب، الذي يساوي حوالي 1.3 مليون ميل (2.1 مليون كيلومتر)، يعني أن الكوكب، الذي تبلغ كتلته حوالي 1.8 مرة كتلة كوكب المشتري وعرضه 0.9 مرة كتلة العملاق الغازي، مقيد مديًا بنجمه، WASP-43. .
وبالتالي، فإن أحد جوانب WASP-43b – الجانب النهاري منه – يواجه النجم بشكل دائم ويتعرض للقصف المستمر بالإشعاع، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة الكوكب إلى حوالي 2300 درجة فهرنهايت (1250 درجة مئوية). هذا ساخن بما يكفي لإذابة الرصاص. ويواجه الجانب الآخر من الكوكب – جانب الليل – الفضاء بشكل دائم، مما يؤدي إلى انخفاض درجات الحرارة إلى 1110 درجة فهرنهايت (600 درجة مئوية) باردة نسبيًا. وتعني هذه الصفات أن WASP-43b مصنف على أنه كوكب “المشتري الساخن”.
متعلق ب: يقوم القمر الصناعي الصغير مقاس 14 بوصة بدراسة الكواكب الخارجية “المشتري الساخن” التي تتبخر في الفضاء
تمكن فريق JWST Transiting Exoplanet Early Release Science (JTEC-ERS) من استخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الخاصة بالتلسكوب لتصنيف مناخ WASP-43b ونوع الطقس الذي يواجهه على جانبيه ليلاً ونهارًا.
وقالت عضوة الفريق لورا كريدبرج، مديرة معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) في بيان: “مع قوة المراقبة الجديدة لـ JWST، تم الكشف عن WASP-43b بتفاصيل غير مسبوقة”. “إننا نرى عالما معقدا وغير مضياف، مع رياح عاتية، وتغيرات هائلة في درجات الحرارة، وسحب غير مكتملة من المحتمل أن تكون مكونة من قطرات الصخور.
“يعد WASP-43b بمثابة تذكير بالمجموعة الواسعة من المناخات الممكنة على الكواكب الخارجية والطرق العديدة التي تتميز بها الأرض.”
تم اكتشاف WASP-43b في عام 2011 بسبب انخفاض الضوء الذي شاهده العلماء الذي أظهره WASP-43. وقد حدث هذا الانخفاض أثناء عبور الكوكب بين وجه نجمه والأرض من وجهة نظرنا. أثناء العبور، رأى العلماء أيضًا أن ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي ينبعث من الكوكب استجابة لضوء النجوم يتنوع.
كانت النتيجة الرئيسية لتحقيقات JWST في WASP-43b بفضل هذا الاختلاف في ضوء الأشعة تحت الحمراء، الذي تم ملاحظته بين جانب النهار والجانب الليلي للكوكب الخارجي أثناء دورانه حول نجمه. وقد ساعدت الاختلافات، على وجه الخصوص، العلماء على بناء خريطة توضح كيفية توزيع درجات الحرارة عبر كوكب المشتري الحار بأكمله.
وفي النهاية، وجد الفريق أن التباين في درجات الحرارة بين الجانبين النهاري والليلى لـ WASP-43b كبير جدًا بحيث لا يمكن رؤيته في جو خالٍ من الغطاء السحابي. ومع ذلك، فإن أي سحب محتملة فوق سطح WASP-43b من غير المرجح أن تكون ذات أساس مائي مثل تلك التي تحيط بالأرض. ولن تكون حتى سحبًا من الأمونيا مثل تلك التي نراها حول كوكب المشتري. WASP-43b ساخن جدًا بالنسبة لأي منهما. بل قد تكون غيوم هذا العالم مصنوعة من صخر.
يتم نقل المواد المتبخرة، مثل الصخور، من جانب النهار إلى جانب الليل لـ WASP-43b بواسطة رياح قوية تصل سرعتها إلى 5600 ميل في الساعة (9000 كيلومتر في الساعة). وهذا يعادل ثلاثة أضعاف ونصف السرعة القصوى لطائرة مقاتلة هنا على الأرض. وبعد ذلك، وبمجرد وصولهم إلى الجانب الليلي من الكوكب، يعتقد العلماء أن هذه المادة تبرد وتتكثف. وهذا يعني أن الغطاء السحابي السميك الموجود على الجانب الليلي من WASP-43b يتكون على الأرجح من قطرات من الصخور السائلة التي تبخرت في الجانب النهاري للكوكب. ولتحقيق هذه الغاية، وجد الباحثون أن الجانب النهاري من WASP-43b يبدو خاليًا من السحب.
ولتحديد تركيبة الغلاف الجوي للكوكب WASP-43b، قام الفريق بتقسيم ضوء الأشعة تحت الحمراء المرصود إلى أطوال موجية منفصلة، وبالتالي خلق ما يعرف باسم “الأطياف”. ونظرًا لأن المواد الكيميائية والعناصر تمتص الضوء وتبعثه عند أطوال موجية مميزة، فإنها تترك وراءها “بصمات” في مثل هذه الأطياف.
وقال تايلور بيل، قائد الفريق والعالم في مركز أبحاث أميس التابع لناسا، في البيان: “باستخدام هابل، يمكننا أن نرى بوضوح أن هناك بخار ماء على الجانب النهاري. واقترح كل من هابل وسبيتزر أنه قد تكون هناك سحب على الجانب الليلي”. “لكننا كنا بحاجة إلى قياسات أكثر دقة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي للبدء فعليًا في رسم خرائط لدرجة الحرارة والغطاء السحابي والرياح وتكوين الغلاف الجوي الأكثر تفصيلاً على طول الطريق حول الكوكب.”
لم يقتصر تحقيق JWST على تحديد وجود بخار الماء في جميع أنحاء WASP-43b على جانبيه الساخن والبارد، ولكنه سمح للعلماء برؤية نقص الميثان في الغلاف الجوي للكوكب. من المتوقع عادةً أن تنتج كواكب المشتري الساخنة الماء والميثان على جوانبها الليلية من خلال التفاعلات بين الهيدروجين وأول أكسيد الكربون.
يعتقد الفريق أن WASP-43b يفتقر إلى الميثان لأن رياحه العاتية تمرر هذه الجزيئات المتفاعلة عبر الجانب الليلي من الكوكب بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا تتفاعل الجزيئات مع أي شيء وتنتج غاز الميثان بكميات يمكن اكتشافها. من المحتمل أن تختلط أي كمية صغيرة من غاز الميثان مع غازات أخرى ويتم نقلها بسرعة إلى الجانب النهاري للكوكب، حيث تدمرها الحرارة الشديدة.
قصص ذات الصلة:
– يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي نجمًا نيوترونيًا مختبئًا في حطام المستعر الأعظم
—يكتشف تلسكوب جيمس ويب أقدم خيط في “الشبكة الكونية” على الإطلاق
— تلسكوب جيمس ويب الفضائي يلمح إيرينديل، أبعد نجم معروف في الكون
لم يتم الانتهاء من JWST مع WASP-43b حتى الآن. ويستخدم فريق منفصل حاليًا أداة قياس طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) الخاصة بالتلسكوب، والتي تبلغ تكلفتها 10 مليارات دولار، لإجراء دراسة متابعة للكوكب.
لا ينبغي أن يؤدي ذلك إلى تحسين خريطة درجة حرارة MIRI فحسب، بل يجب أن تؤدي هذه الملاحظات أيضًا إلى قياسات أول أكسيد الكربون الغازي في الغلاف الجوي لـ WASP-43b، مما يوفر صورة شاملة أفضل للتركيب الكيميائي لهذا العالم المتطرف.
نُشرت نتائج WASP-43b في 30 أبريل في مجلة Nature Astronomy.