حدد تلسكوب جيمس ويب الفضائي وجود طبقة غازية سميكة حول الكوكب الخارجي TOI-561 b. ويدور جرم سماوي صخري حول نجم يقع على بعد حوالي 280 سنة ضوئية من الأرض، في كوكبة السدس. يؤدي القرب الشديد من النجم المركزي إلى إكمال الكوكب لدورة كاملة خلال 10.56 ساعة فقط.
كشفت القياسات الأخيرة أن الجانب النهاري من الكوكب لديه درجات حرارة تقترب من 1800 درجة مئوية. والقيمة التي سجلتها الأجهزة العلمية أقل بكثير من 2700 درجة مئوية المتوقعة لعالم صخري دون حماية جوية. تشير البيانات إلى أن ديناميكيات الغاز المعقدة تعمل على إعادة توزيع الحرارة الشديدة عبر السطح المنصهر.
https://twitter.com/NASAWebb/status/1999132374647427401?ref_src=twsrc%5Etfw
تقوم أداة NIRSpec بتخطيط ديناميكيات حرارية غير متوقعة
يُعرّف التصنيف الفلكي TOI-561 b بأنه أرض فائقة الحرارة. تصل الكثافة التي حسبها الباحثون إلى 4.3 جرام/سم مكعب، وهو مؤشر يعتبر منخفضًا بالنسبة لتركيبة صخرية بحتة مماثلة لتركيبة الأرض. أدى التناقض في الأرقام إلى قيام العلماء بالتحقيق في انبعاث ضوء الأشعة تحت الحمراء أثناء الكسوف الثانوي للنظام الكوكبي.
تم إجراء الملاحظات في مايو 2024، باستخدام القدرة المتقدمة لأداة NIRSpec. وقام الفريق الفني بتحليل طيف الانبعاث في نطاق 3 إلى 5 ميكرومتر، وهي اللحظة المحددة التي يمر فيها الكوكب خلف نجمه المضيف. وأكدت السجلات أن الطاقة التي يشعها الجانب المضيء لا تتطابق مع سلوك صخرة عارية معرضة للإشعاع النجمي المباشر.
وجود الغلاف الجوي يعمل بمثابة نظام تبريد طبيعي للوجه المواجه للنجم. تنقل الرياح العالمية بعضًا من الحرارة الشديدة إلى الجانب الليلي من الكوكب، مما يخلق توازنًا حراريًا يختلف عن التوقعات النظرية الأولية. تفسر هذه الظاهرة الحفاظ على درجات حرارة أكثر اعتدالا في بيئة تتعرض لمستويات طاقة شديدة.
الخصائص الفيزيائية والمدارية للنظام النجمي
توفر الدراسة التفصيلية لخصائص الكوكب الخارجي لمحة عامة عن بنيته الفيزيائية وسلوكه المداري. التفاعل المستمر مع النجم القديم يشكل الظروف السطحية ويحدد فئة الأجرام السماوية.
- يبلغ نصف قطر الكوكب حوالي 1.4 مرة حجم الأرض.
- الكتلة الإجمالية المحسوبة تعادل حوالي ضعف كتلة كوكبنا.
- يبلغ عمر النجم المضيف 10 مليارات سنة ويحتوي على نسبة منخفضة من الحديد.
- يحافظ المدار القصير جدًا على جانب واحد في مواجهة الضوء بشكل دائم.
- يتلقى السطح حمولة إشعاعية أكبر بعشرات المرات من تلك الموجودة على الأرض.
يضمن التكوين المقفل مديًا بقاء نصف الكرة الأرضية في حالة ذوبان مستمر. تذيب الحرارة الثابتة الصخور السطحية وتشكل محيطًا شاسعًا من الصهارة يغطي جزءًا كبيرًا من نصف الكرة المضاء. تلعب ديناميكيات هذه المادة السائلة دورًا مركزيًا في التركيب الكيميائي للبيئة المحيطة.
تتحدى الدورة المتقلبة نماذج الهروب الجوي
يقترح البحث المنشور في مجلة The Astrophysical Journal Letters آلية تجديد الغاز بشكل مستمر. يطلق محيط الصهارة العالمي المتماوج باستمرار عناصر متطايرة وصخورًا متبخرة مباشرة في الفضاء فوق السطح. ويغذي هذا الخزان الجيولوجي طبقة الغلاف الجوي ويعوض فقدان الجزيئات الناتج عن الإشعاع النجمي القوي.
تشير النماذج الفلكية التقليدية إلى أن الكواكب ذات المدارات القصيرة يجب أن تفقد غلافها الجوي بسرعة. عادة ما تجرف قوة الرياح النجمية أي غلاف غازي موجود على الأجرام السماوية القريبة من شموسها. ومع ذلك، تظهر الأدلة التي جمعها تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن TOI-561 b يمكنه الاحتفاظ بكمية كبيرة من الغازات من خلال التفاعل المباشر مع الصهارة المغلية.
تخلق هذه العملية دورة مغلقة حيث تتبخر المواد من السطح المنصهر، وتدور عبر الغلاف الجوي وتعود في النهاية إلى الحالة السائلة. إن اكتشاف جو ثانوي غني بالمواد المتطايرة يغير فهم مدى متانة الأغلفة الغازية في العوالم المصنفة على أنها كواكب الحمم البركانية. تجد الكثافة المنخفضة التي تمت ملاحظتها سابقًا تفسيرًا قويًا في وجود هذه الطبقة السميكة.
معالجة البيانات تؤكد صحة الاكتشافات العلمية
واستغرقت حملة المراقبة أكثر من 37 ساعة من المراقبة المستمرة، غطت ما يقرب من أربعة مدارات كاملة للكوكب الخارجي. يعمل وضع السلسلة الزمنية للكائن الساطع جنبًا إلى جنب مع شبكة G395H عالية الدقة لالتقاط اختلافات اللمعان الدقيقة. أتاحت دقة المعدات عزل البصمة الحرارية للكوكب وسط السطوع المبهر للنجم الرئيسي.
ولضمان موثوقية المعلومات، استخدم العلماء نظامين مستقلين لتقليل البيانات، يُعرفان باسم Eureka! و ExoTiC JEDI. أدى التحقق من النتائج إلى ظهور أطياف متسقة تؤكد درجة الحرارة الفعالة بين 1740 درجة مئوية و1830 درجة مئوية. عززت إزالة التحف البصرية رفض نموذج السطح الصخري العاري بدرجة عالية من الثقة الإحصائية.
ينتمي نجم النظام إلى القرص السميك لمجرة درب التبانة، ويقدم تركيبة كيميائية غنية بعناصر ألفا وفقيرة بالمعادن، والتي تختلف بشكل كبير عن الشمس. يؤثر سياق التكوين بشكل مباشر على الخصائص الفريدة للكوكب. تواصل المؤسسات البحثية، بما في ذلك مؤسسة كارنيجي للعلوم، تحليل البيانات لرسم خريطة للتغيرات في جميع أنحاء المدار والتحقيق في الظروف الليلية.
إن التقدم التكنولوجي الذي توفره المراصد الفضائية الجديدة يجعل من الممكن اختبار النظريات الجيوفيزيائية في بيئات غير موجودة في النظام الشمسي. إن المقارنة مع المراحل المبكرة للأرض تكتسب قوة، بالنظر إلى أن كوكبنا مر أيضًا بفترات من النشاط البركاني المكثف وسطح منصهر جزئيًا. على الرغم من أن الظروف الحالية على الكوكب الخارجي غير ملائمة وتجعل أي شكل معروف من أشكال الحياة غير ممكن، إلا أن الجسم السماوي يعمل كمختبر طبيعي ذي أبعاد هائلة.
تساعد دراسة العوالم المتطرفة على تحسين معايير تطور الكواكب وفهم كيفية تأثير العمليات الداخلية، مثل الحمل الحراري في الوشاح المنصهر، على صيانة الغلاف الجوي على المدى الطويل. سوف تسعى الملاحظات المستقبلية إلى تفصيل التركيب الدقيق للغازات من خلال أطياف النقل أثناء العبور. تعمل كل مجموعة بيانات جديدة على تعزيز دور أحدث الأدوات في استكشاف السيناريوهات المعادية وتوسيع المعرفة حول تنوع الكون.