توضح الملاحظات الواردة من تلسكوب جيمس ويب أصل الجسم الضخم في نظام 29 Cygni

سجل تلسكوب جيمس ويب الفضائي بيانات غير مسبوقة عن تكوين وأصل الجسم الفلكي 29 Cygni b. وتبلغ كتلة هذا الجرم السماوي حوالي 15 مرة كتلة كوكب المشتري، ويدور حول نجم له خصائص مشابهة للشمس، ويقع على مسافة 133 سنة ضوئية من الأرض. وتشير المعلومات التي تم التقاطها بواسطة الأدوات عالية الدقة إلى عملية تكوين هيكلية مختلفة عن تلك المتوقعة لأجسام بهذا الحجم، مما يوفر أدلة حول ديناميكيات الأنظمة النجمية البعيدة.

كشف التحليل التفصيلي للغلاف الجوي عن وجود ملحوظ لثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون. يشير هذا التوقيع الكيميائي إلى أن الجسم قد تشكل من خلال التراكم التدريجي داخل قرص كوكبي أولي، مما أدى إلى تراكم المواد ببطء مع مرور الوقت. ويتحدى هذا الاكتشاف النماذج السابقة التي أشارت إلى الانهيار المباشر للسحب الغازية باعتباره الطريق الوحيد لتكوين مثل هذه الأجسام الضخمة، مما يساعد على إعادة تحديد الحدود بين الكواكب العملاقة والأقزام البنية.

شاهد هذه الصورة على Instagram

تم نشر مشاركة بواسطة NASA Webb Telescope (@nasawebb)

تحليل الغلاف الجوي والكشف عن العناصر الثقيلة

ركز علماء الفلك على نسبة الغازات الموجودة في الطبقة الخارجية لـ 29 Cygni b. يشير الامتصاص القوي لجزيئات الكربون إلى إثراء كبير بالعناصر الثقيلة، المصنفة في الفيزياء الفلكية بشكل عام على أنها معادن. تقدر الحسابات أن الجسم يحتوي على ما يعادل حوالي 150 مرة كتلة الأرض في هذه المواد الأكثر كثافة وحدها. هذا الحجم من العناصر الثقيلة يتجاوز بكثير المعدلات التي لوحظت في عمليات تكوين النجوم السريعة.

يوفر التركيب الكيميائي سجلاً أحفوريًا لتاريخ النظام. عندما يتشكل الجسم عن طريق الانهيار السريع لسحابة من الغاز النقي، فإن تركيبه يميل إلى عكس تكوين النجم المضيف تمامًا. ومع ذلك، فإن التركيز العالي لمركبات الكربون في 29 Cygni b يوضح تراكم المواد الصلبة الغنية بالمعادن قبل التقاط الغلاف الغازي. نما اللب الصلب بشكل مطرد حتى وصل إلى ما يكفي من الجاذبية لجذب الغاز المحيط به.

يحتوي النجم المركزي للنظام، المسمى 29 Cygni، على تركيبة كيميائية مشابهة جدًا لتركيبة شمسنا، ويحتوي على قرص حطام تم توثيقه بالفعل من خلال الملاحظات السابقة. وقد وفرت هذه البيئة الغنية بالغبار وشظايا الصخور المواد اللازمة لاستمرار نمو الرفيق العملاق. وتبلغ المسافة المدارية للجرم من النجم حوالي 2.4 مليار كيلومتر، وهو قياس يشبه موقع أورانوس في النظام الشمسي.

دور التكنولوجيا في مراقبة الفضاء

يتطلب التقاط صور مباشرة للكواكب الخارجية معدات حساسة للغاية. استخدم فريق البحث كاميرا جيمس ويب NIRCam التي تعمل في وضع الإكليل. تستخدم هذه التقنية درعًا ماديًا داخليًا في الجهاز لحجب وهج النجم الرئيسي الذي يسبب العمى. إن حجب الضوء المركزي يسمح لأجهزة الاستشعار بتسجيل اللمعان الضعيف للغاية للجسم الذي يدور، مما يتيح التحليل الطيفي لغلافه الجوي بمستوى من التفاصيل مستحيل لتلسكوبات الأجيال السابقة.

Leia Tambem

يحتاج المهاجم ليونيل ميسي إلى تمريرتين حاسمتين لمعادلة الرقم القياسي التاريخي لبيليه في كأس العالم

تم القبض على شركة Green Bay Packers التي تدير جوش جاكوبس في ولاية ويسكونسن بتهمة العنف المنزلي

ثروات كريستيانو رونالدو وليونيل ميسي تتجاوز الملعب باستثمارات تبلغ مليار دولار

يضمن استخدام مرشحات محددة في نطاق الأشعة تحت الحمراء قياسًا دقيقًا لمعدلات امتصاص الكربون والأكسجين. وتتراوح درجات حرارة سطح هذه الأجسام بين 530 و1000 درجة مئوية. يحافظ هذا النطاق الحراري على كيمياء الغلاف الجوي في حالة تجعل من السهل على أجهزة استشعار التلسكوب التعرف على الجزيئات. يدمج جيمس ويب المراقبة المباشرة كأداة أساسية، مكملة لأساليب النقل التقليدية والسرعة الشعاعية المستخدمة في صيد الكواكب الخارجية.

الاختلافات في عمليات التكوين الكوني

يقدم الكون طريقين رئيسيين لإنشاء الأجرام السماوية الضخمة. تنمو الكواكب الصخرية والعمالقة الغازية مثل المشتري من الأسفل إلى الأعلى. تتصادم حبيبات الغبار المجهرية وتلتصق ببعضها البعض لتشكل كتلًا أكبر حجمًا تؤدي في النهاية إلى تراكم الغاز. ومن ناحية أخرى، تظهر النجوم والأقزام البنية من الأعلى إلى الأسفل. تتعرض السحابة الجزيئية الضخمة لعدم استقرار الجاذبية وتنهار بسرعة على نفسها، مما يؤدي إلى تركيز الكتلة في نقطة مركزية واحدة.

يمتلك الجسم 29 Cygni b كتلة تضعه بالضبط في المنطقة الانتقالية بين هاتين الفئتين. لعقود من الزمن، ناقش المجتمع العلمي ما إذا كانت الأجسام التي تزيد كتلتها عن 10 إلى 13 كتلة كوكب المشتري يمكن أن تتشكل من خلال نموذج التراكم الكوكبي. تثبت البيانات الحديثة أن أقراص الكواكب الأولية لديها القدرة على توليد كواكب مشتري فائقة تكون أضخم بكثير مما تنص عليه النظريات الكلاسيكية.

• تحديد واضح لثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
• تركيز العناصر الثقيلة يعادل 150 كتلة أرضية.
• محاذاة دقيقة بين مدار الجسم ومحور دوران النجم.
• ويبلغ متوسط ​​المسافة المدارية المقررة في حدود 2.4 مليار كيلومتر.
• ينعكس صغر سن النظام في ارتفاع درجة حرارة الجسم السماوي.

تشكل الميزات المذكورة أعلاه مجموعة قوية من الأدلة لصالح نموذج التراكم. إن الجمع بين الكتلة العالية والبصمة الكيميائية الغنية بالمعادن يفرض مراجعة المعلمات المستخدمة في عمليات المحاكاة الحاسوبية لتطور الأنظمة النجمية الشابة.

التأكيد المداري وخطوات البحث التالية

عززت الملاحظات الإضافية من الأرض الاكتشافات التي تم إجراؤها في الفضاء. قام مقياس التداخل CHARA Array بقياس دوران النجم الرئيسي وأكد المحاذاة المدارية لـ 29 Cygni b. هذا النوع من الهندسة هو السمة المميزة للأجسام التي تولد وتنمو في نفس مستوى القرص الكوكبي الأصلي. تميل الأجسام التي تتشكل عن طريق التجزئة الفوضوية للسحب الغازية أو التي تم التقاطها بواسطة الجاذبية إلى إظهار مدارات شديدة الميل أو غريبة الأطوار بالنسبة إلى خط استواء النجم.

تمثل دراسة 29 Cygni b المرحلة الأولى من برنامج مراقبة أوسع. اختار الفريق العلمي أربعة أهداف محددة للتحليل. تتراوح كتلة جميع الأجسام المختارة بين مرة و15 مرة من كتلة المشتري، وتدور حول نجومها على مسافات تصل إلى 15 مليار كيلومتر. يسمح الاختيار الحكيم بإجراء مقارنة مباشرة للتركيبات الكيميائية في نطاقات كتلة مختلفة داخل بيئات نجمية مماثلة.

وقد حدد الباحثون جولات جديدة من التحليلات الطيفية للأجسام الثلاثة الأخرى في الكتالوج. الهدف الرئيسي للمشروع هو رسم خريطة دقيقة للمكان الذي ينتهي فيه نظام تكوين الكواكب من خلال التراكم وحيث تبدأ عملية الانهيار النجمي. وتظهر النتائج الأولية بالفعل أن الحد الأقصى للكتلة الصلبة الذي تم قبوله سابقًا يحتاج إلى تعديل. وستستمر القياسات المستقبلية في تحسين تقديرات التكوين، مما يوفر صورة أوضح لتنوع العوالم العملاقة في الكون.