اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي كوكبًا خارجيًا حارًا من كوكب المشتري يتسرب منه ذيول غازية مزدوجة تتحدى التفسير

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لاكتشاف أن كوكب “المشتري الحار” البعيد له ذيلان طويلان بشكل مذهل يتكونان من الهيليوم الذي يتحدى التفسير حاليًا. تمثل الملاحظات أول دراسة للغازات المتسربة من كوكب خارج النظام الشمسي خلال أحد مداراته الكاملة، وتساعد في رسم الصورة الأكثر اكتمالا للهروب الجوي حتى الآن.

كوكب خارج المجموعة الشمسية، أو كوكب خارجي, المعني هو WASP-121b، المعروف أيضًا باسم “Tylos”، ويقع على بعد حوالي 858 سنة ضوئية. يعد WASP-121b مثالًا على “كوكب المشتري فائق الحرارة”، وهو كوكب ضخم عملاق الغاز تم العثور على كوكب قريب جدًا من نجمه الأم بحيث يمكنه إكمال مداره في غضون ساعات. بينما يدور WASP-121b حول نجمه مرة كل 30 ساعة، يؤدي الإشعاع المكثف الصادر عن نجمه الأم إلى تسخين غلافه الجوي إلى حوالي 4200 درجة فهرنهايت (2300 درجة مئوية).

عندما يتعرض كوكب لهذا النوع من التسخين، فإنه يتسبب في تدفق غازات من عناصر أخف مثل الهيدروجين والهيليوم إلى الفضاء، وهو هروب جوي بطيء يستمر لملايين السنين ويغير حجم الكوكب وتكوينه وكيف سيتطور. في السابق، كان العلماء قد التقطوا لمحات من الهروب الجوي أثناء مرور الكواكب الخارجية أمام نجومها الأم، وهو حدث يسمى “العبور”. لكن هذا ترك فجوة في فهمنا لهذه العملية لأن العلماء لم يتمكنوا من التأكد مما إذا كانت الأجواء الكوكبية استمرت في التسرب خارج تلك الساعات القليلة التي تم فيها رصد الكواكب أثناء العبور.

هذه الملاحظات الجديدة، التي تم إجراؤها باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) التابع لـ JWST على مدار حوالي 37 ساعة متتالية، تمثل أول مراقبة مستمرة أكثر شمولاً على الإطلاق لوجود الهيليوم على كوكب وكيفية تسربه خلال مدار كامل.

وقال قائد الفريق رومان آلارت من جامعة مونتريال: “لقد فوجئنا بشكل لا يصدق برؤية المدة التي استغرقها هروب الهيليوم”. قال في بيان. “يكشف هذا الاكتشاف مدى تعقيد العمليات الفيزيائية التي تشكل أجواء الكواكب الخارجية وتفاعلها مع بيئتها النجمية. لقد بدأنا للتو في اكتشاف التعقيد الحقيقي لهذه العوالم.

حكاية ذيولين

يعد الهيليوم أحد أهم أدوات تتبع الغلاف الجوي للهروب من الكواكب الخارجية، وتسمح الحساسية المذهلة لـ JWST بمراقبة العنصر على مسافات شاسعة. ومن خلال تتبع الضوء الذي تمتصه ذرات الهيليوم، وجد الباحثون أن غلاف الغاز المحيط بـ WASP-121b يمتد إلى ما هو أبعد من كوكب المشتري الحار هذا. استمرت إشارة الهيليوم لأكثر من نصف مدار الكوكب، مما يجعل هذا أطول اكتشاف مستمر للهروب من الغلاف الجوي حتى الآن.

الشيء الأكثر لفتًا للانتباه في هذا البحث هو حقيقة أن الهيليوم المتسرب من WASP-121b يشكل ذيلين متميزين، يتم دفع أحدهما إلى الخلف خلف الكوكب الخارجي بسبب الإشعاع والرياح النجمية القادمة من نجمه الأم. أما الذيل الآخر فيقود الكوكب في مداره، ومن المرجح أنه ينسحب للأمام نحو النجم بفعل جاذبيته.

مجتمعة، يبلغ طول ذيول الهيليوم 100 مرة عرض WASP-121b، وثلاثة أضعاف المسافة بين كوكب المشتري الساخن ونجمه. والذيول المزدوجة شيء لا يستطيع العلماء تفسيره بالنماذج الحالية.

وقال عضو الفريق فنسنت بورييه، من قسم علم الفلك في كلية العلوم بجامعة جنيف: “في كثير من الأحيان، تكشف الملاحظات الجديدة عن حدود نماذجنا العددية وتدفعنا لاستكشاف آليات فيزيائية جديدة لتعزيز فهمنا لهذه العوالم البعيدة”.

نُشر بحث الفريق يوم الاثنين (8 ديسمبر) في المجلة اتصالات الطبيعة.