لقد أثبت تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بالفعل براعته في النظر إلى الماضي من خلال تصوير الأجسام على مسافات هائلة، ولكن ربما يكون الاختراق الجديد قد شهد عمل الأداة القوية تقريبًا مثل كرة بلورية علمية، تحدق في المستقبل البعيد للأرض. النظام الشمسي.
أجرى تلسكوب جيمس ويب الفضائي تنبؤاته عندما حدد اتجاهًا مباشرًا نادرًا محتملًا لكوكبين خارج المجموعة الشمسية، أو “كواكب خارجية”، تدور حول نجمين ميتين مختلفين، أو “أقزام بيضاء”.
لا تشبه الكواكب بقوة عمالقة الغاز في النظام الشمسي كوكب المشتري وزحل فحسب، بل تعمل الأقزام البيضاء أيضًا بمثابة نظير لمصير الشمس. عندما تتحول الشمس نفسها إلى قزم أبيض، فمن المرجح أن يؤدي التغيير إلى تدمير كواكب النظام الشمسي الداخلي – وصولاً إلى كوكب المشتري.
“تم اكتشاف عدد قليل جدًا من الكواكب حول النجوم القزمة البيضاء. والأمر الاستثنائي في هذين الكوكبين المرشحين هو أنهما أكثر تشابهًا مع الكواكب الموجودة في نظامنا الشمسي الخارجي من حيث درجة الحرارة والعمر والكتلة والفصل المداري أكثر من أي كواكب تم اكتشافها سابقًا،” سوزان وقال مولالي، المؤلف الرئيسي للبحث، والذي لم تتم مراجعته بعد، وعالم فلك في معهد علوم التلسكوب الفضائي، لموقع Space.com. “يوفر هذا فرصتنا الأولى لرؤية شكل النظام الكوكبي بعد موت نجمه.”
متعلق ب: هذا الكوكب الخارجي “المحظور” ضخم جدًا بالنسبة لنجمه
لقطة من مستقبلنا
تم رصد الكواكب المرشحة مباشرة بواسطة أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) التابعة لـ JWST أثناء دورانها حول الأقزام البيضاء WD 1202-232 وWD 2105-82. يقع أحد الكواكب الخارجية المرشحة على مسافة من مضيفه القزم الأبيض، أي ما يعادل حوالي 11.5 ضعف المسافة بين الأرض والشمس. أما المرشح الآخر فيقع على مسافة أبعد من نجمه الأم الميت، على مسافة تبلغ حوالي 34.5 ضعف المسافة بين كوكبنا ونجمنا.
كتل الكواكب غير مؤكدة حاليًا، حيث يقدر مولالي وزملاؤه أنها تتراوح ما بين 1 إلى 7 أضعاف كتلة كوكب المشتري، الكوكب الأكثر كتلة في النظام الشمسي.
عندما تستنفد الشمس مخزونها من الوقود اللازم لعمليات الاندماج النووي التي تحدث في مركزها خلال حوالي 5 مليارات سنة، فسوف تنتفخ كعملاق أحمر. ومع ذلك، سيستمر الاندماج النووي في طبقاته الخارجية. سيؤدي هذا إلى وصول تلك الطبقات الخارجية لنجمنا إلى المريخ، وتبتلع عطارد والزهرة والأرض، وربما الكوكب الأحمر نفسه. في النهاية، ستبرد هذه الطبقات الخارجية، تاركة نواة نجمية مشتعلة، والتي أصبحت الآن قزمًا أبيض، محاطًا بسديم كوكبي من مادة نجمية منهكة.
ومع ذلك، فإن اكتشافات الكواكب الخارجية تشير إلى ما يمكن أن يحدث للكواكب خارج كوكب المريخ، والعملاق الغازي المشتري وزحل، عندما تموت الشمس.
وقال مولالي: “من المتوقع أن تتحول شمسنا إلى نجم قزم أبيض خلال 5 مليارات سنة”. “نحن نتوقع أن تنجرف الكواكب إلى الخارج، إلى مدارات أوسع، بعد موت النجم. لذلك، إذا قمت بإرجاع عقارب الساعة إلى الوراء على هذه الكواكب المرشحة، فإنك تتوقع أن يكون لها فواصل مدارية مماثلة لكوكب المشتري وزحل.
“إذا تمكنا من تأكيد هذه الكواكب، فإنها ستوفر دليلا مباشرا على أن كواكب مثل المشتري وزحل يمكن أن تنجو من موت نجمها المضيف.”
علاوة على ذلك، فإن الأقزام البيضاء الموجودة في قلب هذا الاكتشاف ملوثة بعناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”. ويمكن أن يشير هذا إلى ما سيحدث للأجرام الموجودة في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري بعد موت الشمس.
وأوضح مولالي: “نعتقد أن الكواكب العملاقة تسبب التلوث المعدني عن طريق دفع المذنبات والكويكبات إلى سطح النجوم”. “إن وجود هذه الكواكب يعزز العلاقة بين التلوث المعدني والكواكب. وبما أن 25% إلى 50% من الأقزام البيضاء تظهر هذا النوع من التلوث، فهذا يعني أن الكواكب العملاقة شائعة حول النجوم القزمة البيضاء”.
وعلى هذا النحو، فإن أي كويكبات تنجو من موت الشمس يمكن أن تجد نفسها مقذوفة على جثتها من قبل المشتري وزحل.
يعد هذا الاكتشاف المزدوج مثيرًا للإعجاب بما يتجاوز ما يتنبأ به لمستقبل نظامنا الكوكبي، كما أنه يمثل ببساطة إنجازًا علميًا نادرًا.
اكتشاف مباشر نادر للكواكب الخارجية
منذ اكتشاف أولى الكواكب الخارجية في منتصف التسعينيات، اكتشف علماء الفلك حوالي 5000 عالم يدور حول نجوم خارج النظام الشمسي. وفقًا لجمعية الكواكب، اعتبارًا من أبريل 2020، تم اكتشاف 50 فقط من هذه الكواكب الخارجية بالتصوير المباشر.
وذلك لأن أي ضوء من كوكب على مثل هذه المسافات الشاسعة عادة ما يغمره الضوء المكثف من النجم الأم لذلك الكوكب، مما يجعل اكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية مباشرة مشابهًا لرؤية يراعة تجلس على مصباح منارة مضاء.
ونتيجة لذلك، عادة ما يتم رؤية الكواكب الخارجية من خلال التأثير الذي تحدثه على ضوء نجمها، إما عن طريق التسبب في انخفاض في ناتج الضوء أثناء عبورها، أو “عبورها” وجه النجم أو من خلال حركة “تمايل” تنشأ على شكل حركة. الكوكب يسحب الجاذبية على النجم.
وقال مولالي: “لقد قمنا بتصوير هذين الكوكبين الخارجيين مباشرة، مما يعني أننا التقطنا صورتهما ونرى الضوء الناتج عن الكوكب نفسه”. “تم العثور على معظم الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها باستخدام طريقة العبور أو عن طريق قياس حركة النجم. تميل هذه الطرق غير المباشرة إلى تفضيل الكواكب الأقرب بكثير إلى النجم. التصوير المباشر أفضل في العثور على الكواكب الأبعد عن النجم، فواصل مدارية أوسع.”
وأوضحت أنه من خلال رصد هذه الكواكب مباشرة، فتح تلسكوب جيمس ويب الفضائي إمكانية دراسة هذه العوالم بشكل أكبر؛ يمكن للعلماء الآن البدء في دراسة أشياء مثل تكوين الغلاف الجوي للكواكب وقياس كتلتها ودرجات حرارتها بشكل مباشر.
قصص ذات الصلة:
– تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد 19 بنية مجرية معقدة بتفاصيل مذهلة (صور)
– هناك عالمان شبيهان بالأرض يحتمل أن يكونا صالحين للسكن يدوران حول نجم في الفناء الخلفي للكون
– تم رصد كوكبين خارجيين من نوع “الأرض الفائقة” في المنطقة الصالحة للسكن لنجم قريب
وأضافت مولالي أنه ليس كل ما اكتشفته هي وفريقها حول هذه الكواكب الخارجية كان متوقعًا، وأن هذه المراوغات يمكن أن تغير طريقة تفكير علماء الفلك حول الكواكب الخارجية مثل هذه بشكل عام.
وبدلاً من ذلك، يمكن للسمات الغريبة للعوالم المستهدفة أن تقدم تلميحات محيرة في اتجاه الأقمار الخارجية التي طال انتظارها.
“إذا كانت هذه كواكب، فمن المدهش أنها ليست حمراء في منتصف الأشعة تحت الحمراء كما قد نتوقع. إن كمية الضوء التي يجمعها تلسكوب جيمس ويب الفضائي عند 5 و7 ميكرون أكثر سطوعًا مما قد نتوقعه لكلا المرشحين من الكواكب الخارجية نظرًا لخصائصهما”. العمر ومدى سطوعها عند 15 ميكرون”، واختتم مولالي. “قد يتحدى هذا فهمنا لفيزياء وكيمياء الأجواء الخاصة بالكواكب الخارجية.
“أو ربما يعني ذلك وجود مصدر آخر للضوء، مثل القمر الساخن الذي يدور حول الكوكب.”
بحث الفريق متاح كطبعة أولية على موقع مستودع الأبحاث arXiv.