باحثون يابانيون يحددون أجواء غير مسبوقة على جرم سماوي صغير إلى جانب بلوتو

سجل المرصد الفلكي الوطني الياباني وجود طبقة غازية حول الجرم السماوي (612533) 2002 XV93. ويبلغ قطر الجسم حوالي 500 كيلومتر. ويدور حول الشمس على مسافة تزيد عن 5.5 مليار كيلومتر. وتقع المنطقة في حزام كويبر، وهي منطقة نائية من النظام الشمسي تمتد إلى ما هو أبعد من مدار نبتون وتعد موطنا لآلاف الأجسام المتجمدة. وفاجأ هذا الاكتشاف المجتمع العلمي، لأنه يتناقض مع النماذج الفلكية التقليدية حول القدرة على الاحتفاظ بالغازات في الهياكل الصغيرة. وحتى ذلك الحين، كان بلوتو هو الجسم الوحيد المؤكد الذي يتمتع بهذه الخاصية في نفس الحي الكوني.

تم تحديد الهوية بناءً على تحليل البيانات التي تم جمعها خلال حدث فلكي في يناير 2024. وقد وحدت فرق من الباحثين وعلماء الفلك الهواة جهودهم لرصد الظاهرة من المحطات الموجودة في محافظات كيوتو وناغانو وفوكوشيما. ونشرت الدراسة الكاملة، التي قادها العالم كو أريماتسو، في المجلة العلمية Nature Astronomy. وتشير النتائج إلى أن الضغط الجوي للجسم أقل بما يتراوح بين 5 ملايين و10 ملايين مرة من الضغط المسجل على سطح الأرض. من المحتمل أن تشمل الغازات التي تشكل هذه الطبقة الرقيقة الميثان أو النيتروجين أو أول أكسيد الكربون، وهي عناصر شائعة في المناطق الأكثر برودة في نظامنا الكوكبي.

تقنية الإخفاء النجمي والتعاون العلمي

استخدم علماء الفلك طريقة غير مباشرة للمراقبة تعرف باسم الاحتجاب النجمي. وتتكون هذه التقنية من رصد اللحظة الدقيقة التي يمر فيها جرم سماوي أمام نجم بعيد، ويحجب ضوءه مؤقتا عن وجهة نظر الراصد على الأرض. عندما لا يكون للجسم غلاف جوي، فإن اختفاء لمعان النجم وظهوره مرة أخرى يحدث بشكل مفاجئ وفوري. ومع ذلك، كشفت البيانات التي تم التقاطها في اليابان عن سلوك مختلف أثناء مرور طراز XV93 لعام 2002. حدث انتقال اللمعان بسلاسة وتدريجيا.

استمر الانخفاض التدريجي في الضوء حوالي 1.5 ثانية. يشير هذا النمط المحدد من توهين الضوء إلى أن الضوء الصادر من نجم الخلفية قد انكسر أثناء مروره عبر طبقة من الغاز تحيط بالجسم الصخري المتجمد. يتيح قياس هذا الفاصل الزمني للعلماء حساب كثافة ومدى الغلاف الجوي الهش. يعتمد نجاح المشروع بشكل مباشر على التوزيع الجغرافي للتلسكوبات. وقد ضمنت المراقبة المتزامنة من نقاط مختلفة على الأراضي اليابانية الدقة اللازمة لاستبعاد الحالات الشاذة في المعدات أو التداخل من الغلاف الجوي للأرض نفسها.

سلط كو أريماتسو الضوء على الدور الأساسي لعلم المواطن في هذا المشروع المحدد. وكانت مشاركة علماء الفلك الهواة بمعدات جيدة النوعية مكملة لشبكة المراصد المهنية. يعمل هذا التكامل على توسيع قدرة التغطية للسماء ليلاً، خاصة بالنسبة للأحداث قصيرة المدة والمسارات المقيدة. يتطلب الاحتجاب النجمي حسابات رياضية صارمة للتنبؤ بالموقع الدقيق للظل الملقي على الأرض. وبدون التعاون اللامركزي، سيكون اكتشاف هذا الانكسار الدقيق مستحيلًا تقريبًا باستخدام إمكانات المراقبة المستمرة التقليدية.

خصائص الكائن 2002 XV93 والمقارنة مع بلوتو

يعد حزام كويبر موطنًا لمجموعة واسعة من الأجرام السماوية المتبقية من التكوين المبكر للنظام الشمسي. يمثل الكائن 2002 XV93 جزءًا صغيرًا من هذه المجموعة، حيث يبلغ قطرها 500 كيلومتر. وللمقارنة، يبلغ قطر الكوكب القزم بلوتو، العضو الأكثر شهرة في هذه المنطقة، 2377 كيلومترا. إن الاختلاف في الكتلة والحجم يعكس بشكل مباشر قوة الجاذبية التي يمارسها كل جسم. أثبتت النماذج النظرية السابقة أن الأجسام ذات الجاذبية المشابهة لجاذبية بلوتو أو أكبر منها هي وحدها القادرة على الاحتفاظ بغلاف جوي مستقر على مدى مليارات السنين.

الجاذبية المنخفضة للأجسام الصغيرة تجعل من السهل على جزيئات الغاز الهروب إلى الفضاء الخارجي. كما تؤثر درجات الحرارة القصوى في المنطقة، والتي تصل إلى مئات الدرجات تحت الصفر، على الحالة الفيزيائية للعناصر الكيميائية. يتحدى السجل الضوئي الجديد الفرضية القائلة بأن العوالم الصغيرة خاملة بالضرورة وخالية من الطبقات الغازية. يتطلب هذا الاكتشاف مراجعة المعلمات المستخدمة لتصنيف قابلية السكن وديناميكيات الغلاف الجوي للأجسام العابرة للنبتون. يشير وجود الغازات حول طراز XV93 لعام 2002 إلى احتمال وجود آليات للتجديد المستمر.

• ويدور الجرم السماوي على بعد أكثر من 5.5 مليار كيلومتر من الشمس.
• والضغط الجوي المكتشف أقل بما يصل إلى 10 ملايين مرة من الضغط الجوي على الأرض.
• ويتناقض قطر 500 كيلومتر مع قطر الكوكب القزم بلوتو الذي يبلغ 2377 كيلومترًا.
• يتضمن التركيب الغازي المحتمل عناصر متطايرة مثل الميثان وأول أكسيد الكربون.
• استمرت ملاحظة هذه الظاهرة لمدة 1.5 ثانية فقط أثناء حجب ضوء النجوم.

ويساعد التحليل المقارن بين الأجسام المختلفة في حزام كويبر على رسم خريطة لتوزيع المواد المتطايرة في النظام الشمسي الخارجي. يشير الاحتفاظ بالنيتروجين والميثان في الحالة الغازية، حتى بكميات صغيرة، إلى أن طراز 2002 XV93 يتميز بخصائص حفظ حرارية أو جيولوجية فريدة. ويسعى الباحثون الآن إلى تحديد ما إذا كان هذا الغلاف الجوي ظاهرة دائمة أم موسمية، اعتمادًا على موضع الجسم في مداره الإهليلجي حول الشمس. يمكن أن يؤدي التباين في المسافة الشمسية إلى التجميد الدوري والتسامي لهذه الغازات.

Leia Tambem

تتناول ناتاليا غيماريش معايير الجمال والتنوع النسائي بعد مرور ما يقرب من 20 عامًا على ملكة جمال الكون

انفجر صاروخ New Glenn التابع لشركة Blue Origin أثناء اختبار الإشعال في قاعدة Cape Canaveral

حدث انفجار صاروخ New Glenn التابع لشركة Blue Origin أثناء اختبار إطلاق النار الساخن في كيب كانافيرال، فلوريدا

فرضيات تكوين الغاز والنشاط الجيولوجي

يتطلب الحفاظ على الغلاف الجوي في جسم منخفض الجاذبية مصادر نشطة لانبعاث الغاز. ويعمل العلماء على فرضيتين رئيسيتين لتفسير أصل المادة المكتشفة في عام 2002 XV93. تشير النظرية الأولى إلى حدوث البراكين الجليدية. تتضمن هذه العملية الجيولوجية، المعروفة أيضًا باسم البراكين الجليدية، ثوران المواد المتطايرة مثل الماء أو الأمونيا أو الميثان في حالة سائلة أو غازية، وليس من الصخور المنصهرة. يمكن توليد الحرارة الداخلية اللازمة لتحفيز هذه الانفجارات عن طريق تحلل العناصر المشعة في قلب الجسم.

أما الفرضية الثانية فتتناول الاصطدام الأخير بجرم سماوي آخر. يحتوي حزام كويبر على كثافة عالية من شظايا الصخور الصغيرة وكتل الجليد. يمكن أن يؤدي الاصطدام عالي السرعة إلى توليد حرارة كافية لتبخير الرواسب السطحية أو تحت السطحية من جليد الميثان وأول أكسيد الكربون. سيؤدي هذا الحدث إلى إنشاء سحابة غازية مؤقتة حول الجسم، والتي ستتبدد في النهاية ببطء في الفضاء على مدى آلاف السنين. ربما يكون الاحتجاب النجمي الذي لوحظ في عام 2024 قد استحوذ على فترة وجود هذا الغلاف الجوي العابر الناتج عن صدمة كونية.

يشير كلا الاحتمالين إلى أن محيط النظام الشمسي يستضيف بيئات أكثر ديناميكية بكثير مما كان مفترضًا في العقود الماضية. إن تأكيد النشاط البركاني الجليدي في جسم يقع على بعد 500 كيلومتر فقط من شأنه أن يغير بشكل عميق فهم الجيوفيزياء للعوالم الصغيرة المتجمدة. سيساعد التقييم المستمر للبيانات الضوئية والطيفية على تحسين هذه النظريات. ويخطط الباحثون لحملات مراقبة جديدة للتحقق مما إذا كانت كثافة الغلاف الجوي ستتغير خلال السنوات القليلة المقبلة، الأمر الذي من شأنه أن يعزز فرضية البراكين النشطة أو التبدد بعد الاصطدام.

تأثير الاكتشاف على فهم النظام الشمسي

تعمل الأجسام العابرة للنبتون بمثابة كبسولات زمنية لعلم الفلك الحديث. إنها تحافظ على التركيب الكيميائي للقرص الكوكبي الأصلي الذي أدى إلى نشوء الشمس والكواكب منذ حوالي 4.6 مليار سنة. توفر الدراسة التفصيلية لـ 2002 XV93 أدلة مهمة حول توزيع العناصر المتطايرة في السديم الشمسي المبكر. يشير وجود أول أكسيد الكربون والنيتروجين في الغلاف الجوي لهذا الجسم الصغير إلى أن هذه المواد كانت متاحة على نطاق واسع في المناطق الأكثر برودة والأكثر بعدًا من القرص التراكمي أثناء مرحلة تكوين الكوكب.

تزيد نتيجة الأبحاث اليابانية من الاهتمام الاستراتيجي بالبعثات الفضائية المستقبلية التي تستهدف حزام كويبر. يمثل الاستكشاف في الموقع بواسطة المجسات الآلية الخطوة المنطقية التالية في استكشاف جيولوجيا وكيمياء هذه العوالم البعيدة. أحدث مسبار نيوهورايزنز، التابع لوكالة الفضاء الأمريكية الشمالية، ثورة في العلوم من خلال التحليق فوق كوكب بلوتو في عام 2015 وجسم أروكوث في عام 2019. ويبرر اكتشاف الأغلفة الجوية في الأجسام الأصغر تطوير تقنيات الدفع والأجهزة الجديدة للوصول إلى أهداف متعددة في هذه المنطقة النائية.

يؤثر كسر النماذج المتعلقة بالاحتفاظ بالغازات في بيئات الجاذبية الصغرى أيضًا على البحث عن الكواكب الخارجية والأقمار الخارجية في الأنظمة النجمية الأخرى. ستحتاج النماذج الرياضية المستخدمة للتنبؤ بصلاحية السكن وتطور الغلاف الجوي إلى دمج المتغيرات الجديدة التي لوحظت في 2002 XV93. سيستمر العمل المشترك بين المراصد الأرضية والتلسكوبات الفضائية ومجتمع علماء الفلك الهواة في رسم حدود نظامنا الكوكبي. إن تحديد العمليات الديناميكية في عوالم صغيرة متجمدة يعزز تعقيد الهندسة الكونية والحاجة المستمرة لمراجعة النظريات الفلكية الحالية.