اكتشف علماء الفلك كوكبًا غريبًا جديدًا خارج النظام الشمسي، وهو رقيق وخفيف مثل حلوى القطن.
الكوكب خارج المجموعة الشمسية أو “الكوكب الخارجي” المسمى WASP-193 b يبلغ عرضه حوالي 1.5 مرة عرض كوكب المشتري، لكنه يمتلك ما يزيد قليلاً عن عُشر كتلة العملاق الغازي في النظام الشمسي. وهذا يجعله ثاني أخف كوكب في كتالوج الكواكب الخارجية، والذي يحتوي على أكثر من 5400 مدخل. فقط العالم الشبيه بنبتون، كيبلر 51 د، هو أخف من WASP-193 ب.
يقع WASP-193 b على بعد حوالي 1200 سنة ضوئية من الأرض، ويدور حول نجمه على مسافة حوالي 6.3 مليون ميل، أي حوالي 0.07 مرة المسافة بين الأرض والشمس. وهذا يعني أنه يكمل مدار نجمه الشبيه بالشمس، WASP-193، في 6.2 يوم أرضي فقط.
ويضيف اكتشاف WASP-193 b إلى المجموعة الواسعة والرائعة من الكواكب خارج النظام الشمسي، والتي، في هذه الحالة، يمكن أن تساعد العلماء على إعادة تعريف نماذج لكيفية تشكل الكواكب.
متعلق ب: بعض الكواكب “دوامة الموت” تصل إلى نجومها وقد يعرف العلماء الآن السبب
وقال خالد البرقاوي، القائد المشارك لفريق الاكتشاف وباحث ما بعد الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، في بيان: “إن العثور على هذه الأجسام العملاقة ذات الكثافة الصغيرة هذه أمر نادر حقًا”. “هناك فئة من الكواكب تسمى كواكب المشتري المنتفخة، وقد ظل لغزا لمدة 15 عاما حتى الآن فيما يتعلق بما هي عليه. وهذه حالة متطرفة لهذه الفئة.”
يعد العالم الرقيق “غريبًا” عن نماذج تكوين الكواكب
وعثر فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على WASP-193 b باستخدام نظام البحث واسع الزاوية عن الكواكب (WASP) المكون من مرصدين آليين ومصفوفات تلسكوبية، أحدهما في نصف الكرة الشمالي والآخر في نصف الكرة الجنوبي.
حدد WASP الكوكب الغازي العملاق المنتفخ باستخدام الانخفاضات الصغيرة في ضوء النجوم الناتجة عن عبوره أو “عبوره” وجه نجمه. سمحت عمليات العبور هذه أيضًا للباحثين بتحديد الحجم الزائد للكوكب وفترة دورانه (المدة التي يستغرقها إكمال رحلة واحدة حول نجمه).
تم تحديد كتلة WASP-193 b من خلال مراقبة قوة الجاذبية التي يمارسها على نجمه أثناء دورانه. يؤدي هذا إلى “تمايل” في حركة النجم، والذي يتجلى في تحول في الأطوال الموجية للضوء الصادر منه. حجم التشويه يخبر العلماء عن كتلة الكوكب. ومع ذلك، في هذه الحالة، يكون WASP-193 b خفيفًا جدًا بحيث لا يمكن تمييز قوة جذبه لنجمه باستخدام طريقة “السرعة الشعاعية”.
قال عضو الفريق جوليان دي ويت، الأستاذ المساعد في قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “عادة، من السهل جدًا اكتشاف الكواكب الكبيرة لأنها عادةً ما تكون ضخمة وتؤدي إلى تأثير كبير على نجمها”. “لكن ما كان صعبًا بشأن هذا الكوكب هو أنه على الرغم من ضخامة حجمه، إلا أن كتلته وكثافته منخفضة جدًا لدرجة أنه كان من الصعب جدًا اكتشافه باستخدام تقنية السرعة الشعاعية فقط. لقد كان تطورًا مثيرًا للاهتمام.”
استغرق الأمر أربع سنوات من الملاحظات مع WASP للحصول على إشارة “تمايل” صغيرة ولكن يمكن اكتشافها من هذا النجم وتحديد كتلة هذا الكوكب الغازي العملاق الذي يدور خارج المجموعة الشمسية. وهذا يؤكد أن WASP 193 b “رقيق” لدرجة أنه يتحدى مفاهيم تكوين الكوكب.
وقال قائد الفريق المشارك فرانسيسكو بوزويلوس، وهو باحث كبير في معهد الفيزياء الفلكية في الأندلس: “كنا نحصل في البداية على كثافات منخفضة للغاية، وكان من الصعب للغاية تصديقها في البداية”. “نحن لا نعرف أين نضع هذا الكوكب في جميع نظريات التكوين الموجودة لدينا الآن لأنه خارج عنهم جميعًا.
“لا يمكننا تفسير كيفية تشكل هذا الكوكب استنادا إلى نماذج التطور الكلاسيكية.”
للحصول على صورة لمدى خفة ورقيق WASP-193 b، تبلغ كثافة الأرض 5.5 جرام لكل سنتيمتر مكعب، في حين تبلغ كثافة كوكب المشتري الغازي العملاق في النظام الشمسي حوالي 1.3 جرام لكل سنتيمتر مكعب. تبلغ كثافة WASP-193 b 0.059 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب فقط. حلوى القطن مشابهة تقريبًا لأن كثافتها تبلغ حوالي 0.05 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
وأوضح البرقاوي: “الكوكب خفيف جدًا لدرجة أنه من الصعب التفكير في مادة صلبة مماثلة”. “السبب في أنها قريبة من حلوى القطن هو أن كلاهما يتكون في الغالب من غازات خفيفة وليس من مواد صلبة. الكوكب رقيق للغاية في الأساس.”
ويعتقد الفريق أن WASP-193 b يتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم مثل كوكب المشتري وغيره من عمالقة الغاز. ويفترضون أن هذه الغازات تشكل غلافًا جويًا مفرطًا في التضخم يبلغ عرضه عشرات الآلاف من الأميال أكبر من الغلاف الجوي لكوكب المشتري.
في حين أن الغلاف الجوي المنتفخ من المحتمل أن يكون نتيجة لقصف WASP-193 b بالإشعاع من نجمه القريب، فإن ما لا يعرفه الفريق حتى الآن هو بالضبط كيف حافظ WASP-193 b على هذه الطبيعة المنتفخة للغاية، كما نماذج تكوين الكوكب لا تأخذ في الاعتبار هذا.
وقال بوزويلوس: “إن النظر عن كثب إلى غلافه الجوي سيسمح لنا بالحصول على مسار تطوري لهذا الكوكب”.
قصص ذات الصلة:
– كوكب خارجي على شكل بيضة محكوم عليه بالموت يتصاعد نحو نجمه
– اكتشف العلماء نجم الموت الواقعي وهو يلتهم كوكبًا في اكتشاف هو الأول من نوعه
– يفجر النجم الغلاف الجوي لكوكب خارجي عملاق، تاركًا وراءه ذيلًا ضخمًا
لجمع معلومات حول الغلاف الجوي للكوكب WASP-193 b والكشف عن أسرار أصوله، سيلجأ الفريق إلى تقنية طورها De Wit. تستخدم هذه التقنية أيضًا الانخفاضات في ضوء النجوم التي يسببها الكوكب أثناء مروره أمام نجمه لتحديد خصائص الغلاف الجوي مثل درجة الحرارة والتركيب والضغط على أعماق مختلفة.
ويعتقد الفريق أيضًا أن WASP-193 b يمكن أن يكون هدفًا مثاليًا لكوكب خارج المجموعة الشمسية لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST).
وخلص دي فيت إلى أنه “كلما كان الغلاف الجوي للكوكب أكبر، كلما زاد عدد الضوء الذي يمكن أن يمر عبره”. “لذا فمن الواضح أن هذا الكوكب هو أحد أفضل الأهداف لدينا لدراسة تأثيرات الغلاف الجوي. وسيكون بمثابة حجر رشيد لمحاولة حل لغز كواكب المشتري المنتفخة.”
نُشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (14 مايو) في مجلة Nature Astronomy.