“تحميص الخطمي” خارج الكواكب الساخنة للغاية ، فطهر المعدن. كيف شكل؟

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

قد يكون لعلماء الفلك تعقيد عن غير قصد لغز كيف يتشكل الكواكب الغريبة “تحميص الخطمي”. باستخدام تلسكوب Gemini South ، وجد الباحثون أن كوكب كوكب المشتري “الساخن والمنتفخ” قد يكون أقرب إلى نجمه أكثر مما كان يعتقد سابقًا ، حيث يتحدى ما نعرفه حول كيفية تشكيل الكواكب.

منذ اكتشاف الكوكب الأول خارج النظام الشمسي في منتصف التسعينيات ، نمت كتالوج الكواكب خارج القطب ، أو “الكواكب الخارجية” ، إلى أكثر من 5000 إدخالات. العديد من هذه الكواكب الخارجية مثل أي شيء موجود في نظامنا الشمسي. يعتبر كوكبتوار الساخنة والساخنة أمثلة رئيسية على ذلك ، كونها كواكب غاز عملاقة في كثير من الأحيان كتلة وحجم كوكب المشتري القريبة جدًا من نجومهم بحيث يمكنهم إكمال مدار في غضون ساعات قليلة.

ما يصل إلى ثلث الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها حتى الآن هي متزايدة ساخنة. هذه العوالم الساخنة المنتفخة تحمل درجات حرارة متطرفة ، مما يجعلها لقب “تحميص الفصيلة الخبازية”. يُعتقد أن هذه الكواكب تتشكل بعيدًا عن نجومها في مدارات مماثلة لتلك الخاصة بكوكب المشتري والزحل في نظامنا الشمسي الخاص ، قبل الانتقال إلى الداخل. ومع ذلك ، فإن الدراسة الجديدة لـ WASP-121B ترمي تلك الأفكار الأصل في شك.

توصل الفريق الذي يقف وراء البحث الجديد إلى هذا الاستنتاج عندما بدأوا في دراسة كيمياء الأقراص البروتوبية ، والغيوم من الغازات والغبار حول النجوم الرضع التي تظهر منها الكواكب ، مستخدمين أداة الطيف الأشعة تحت الحمراء (IGRINS) في الجوزاء الجنوبية. في تشيلي.

مع Igrins ، تمكن الفريق من قياس نسبة Rock-to-Ige لنسبة كوكب عابر باستخدام أداة واحدة لأول مرة على الإطلاق. أدى قياسهم إلى القضاء على الأخطاء المحتملة التي يمكن أن تنشأ للأدوات الأخرى ، مما يثبت طريقة جديدة قوية لإجراء التحليل الكيميائي للكواكب الخارجية.

وقال بيتر سميث من برنامج تحميص الخطمي في بيان “البيانات الأرضية من Gemini South باستخدام Igrins جعلت في الواقع قياسات أكثر دقة للوفرة الكيميائية الفردية أكثر من التلسكوبات الفضائية التي كان يمكن أن تحققها”.

“تتقدم حساسية الأداة الخاصة بنا إلى النقطة التي يمكننا فيها استخدام هذه العناصر للتحقيق في المناطق والارتفاعات والطول المختلفة لرؤية التفاصيل الدقيقة مثل سرعات الرياح ، وكشف عن مدى ديناميكية هذا الكوكب”.

هل شكل WASP-121B بجوار نجمه؟

يقع WASP-121B على بعد حوالي 858 سنة ضوئية من الأرض ، ويحتوي على 1.2 مرة من كتلة كوكب المشتري ولكنه منتفخ ، مما يجعلها 1.9 ضعف عرض أكبر كوكب في النظام الشمسي. إنه قريب جدًا من نجمه بحيث يستغرق الأمر 1.3 يومًا فقط لإكمال المدار. WASP-121B مقفل مدني ، مما يعني أن الكوكب لديه “Dayside” الحار الذي يواجه بشكل دائم أن الوالد النجمي وجانب ليلي أكثر برودة يواجه دائمًا في الفضاء.

إن Dayside of WASP-121B ساخن جدًا عند حوالي 4500 درجة فهرنهايت (2500 درجة مئوية) بحيث يمكن تبخير المعادن على الكوكب والانجراف إلى الأعلى في الغلاف الجوي. ثم يتم تفجير هذه المعادن إلى جانب الكوكب من الرياح القوية التي تبلغ مساحتها 11000 ميل في الساعة (17700 كم/ساعة) ، حيث تبرد وتسقط كطهر من المعادن السائلة والروبي والياقوت.

تشير نماذج تكوين الكواكب القياسية إلى أن WASP-121B كان يجب أن يكون قد تشكلت أكثر في القرص البروتوبلااني الذي أحاطت بالنجمة ذات مرة من الموقف الذي تشغله اليوم قبل أن تهاجر إلى الداخل. لكن كيمياء الكوكب لا يبدو أنه يدعم هذه الفكرة.

يجب أن يكون التدرج موجودًا في القرص البروتوبلانيات لهذا النظام (وجميع الآخرين) الذي شهد تغيير المواد الصخرية والجليدية من البخار إلى الصلبة مع زيادة المسافة من النجم.

يمكن لعلماء الفلك البحث عن توقيعات العناصر في الكواكب وأجواءهم وتحديد نسبة المادة الصخرية إلى المادة الغازية الجليدية الموجودة عندما ولد الكوكب. الذي – التي يجب أخبرهم إلى أي مدى تلاشت الكوكب.

لتحديد هذه النسبة ، يتعين على علماء الفلك عادةً إجراء ملاحظات متكررة بأدوات مختلفة: أداة إضاءة مرئية للكشف عن المواد الصخرية الصلبة وأداة الأشعة تحت الحمراء للكشف عن المادة الغازية.

حقيقة أن WASP-121B هي وسائل ساخنة جدًا ، يتم تبخير كلا النوعين من العناصر في جوها ويمكن اكتشافها باستخدام IGRINS بينما يعبر الكوكب أو “عبور” وجه نجمه.

وقال سميث “مناخ هذا الكوكب متطرف ولا شيء مثل الأرض”. “إن أيام يوم الكوكب حار لدرجة أن العناصر عادة ما تُعتقد أنها” معدنية “تبخر في الغلاف الجوي ، مما يجعلها قابلة للاكتشاف عبر التحليل الطيفي.”

وهكذا ، مع Igrins ، تمكن هذا الفريق من اكتشاف نسبة الصخور إلى الجليد من WASP-121B ، والتي كانت عالية بشكل خاص. هذا يشير إلى أنه في طفولته في الطفولة ، كان بإمكانه تجميع قدر كبير من المادة الصخرية حيث كانت تتشكل. من شأن ذلك أن يشير إلى أنه ولد في منطقة من القرص البروتوبلاني الذي كان ساخنًا جدًا لتكثيف ICES. كانت هذه مفاجأة للعلماء حيث أن النموذج الحالي يشير إلى أن عمالقة الغاز يحتاجون إلى ICES صلبة لتشكيلها.

وأضاف سميث: “يعني قياسنا أنه ربما يجب إعادة النظر في هذا الرأي النموذجي وإعادة النظر في نماذج تكوين الكوكب الخاصة بنا”.

القصص ذات الصلة:

– 3 سنوات من بيانات تلسكوب جيمس ويب للفضاء على عوالم غريبة متوفرة الآن عبر الإنترنت

– ينتن “كوكب المشتري الساخن الساخن” مثل البيض الفاسد ويحتوي على عواصف زجاجية مستعرة

– رياح حديدية وأمطار معدنية منصهرة تتجول

يعتزم سميث وزملاؤه الآن توسيع التحقيق في كوبتيرات فائقة السخنين في أنظمة الكواكب الأخرى باستخدام أدوات IGRINS-2 التي تمت ترقيتها حاليًا معايرة وجاهزة للاستخدام.

يجب أن يسمح هذا للعلماء ببناء عينة أكبر من أجواء كوكب المشتري الساخن في الخارج وإلغاء تأمين أسرار هذه العوالم المتطرفة على عكس أي شيء ينظر إليه في النظام الشمسي.

تم نشر بحث الفريق في 2 ديسمبر في المجلة الفلكية.