يكشف جيمس ويب عن المناخ القاسي على كوكب يبعد 280 سنة ضوئية: الأيام تصنع الحديد، والرياح تصل سرعتها إلى 8000 كم/ساعة

كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) عن تفاصيل غير مسبوقة حول مناخ الكوكب WASP-43 b، وهو عملاق غازي يقع على بعد 280 سنة ضوئية من الأرض. يتمتع هذا الكوكب الخارجي بغلاف جوي يتميز بدرجات حرارة شديدة، وسحب كثيفة على الجانب الليلي، ورياح استوائية تصل سرعتها إلى حوالي 8000 كم/ساعة. يمثل هذا الاكتشاف تقدمًا كبيرًا في دراسة الأجواء خارج النظام الشمسي.

وسمحت الملاحظات التفصيلية للعلماء برسم خريطة للظروف المناخية لهذا العالم البعيد، الذي له أبعاد مماثلة لكوكب المشتري. يدور WASP-43 b حول نجمه على مسافة أقصر بكثير من مسافة عطارد من الشمس، مكملاً دورة واحدة في 19.5 ساعة فقط. يؤدي هذا القرب إلى انقسام جذري بين نصفي الكرة الأرضية ليلاً ونهارًا.

الانقسام الشديد بين النهار والليل الدائم

يُصنف WASP-43 b على أنه “كوكب المشتري الساخن”، وهو نوع من الكواكب الخارجية الغازية الكبيرة التي تتعرض لحرارة شديدة بسبب مدارها القريب للغاية من نجمها. الشرط الأبرز لهذا النظام هو الدوران المتزامن. يحافظ الكوكب دائمًا على نفس الجانب المواجه للنجم، مما يؤدي إلى إضاءة جانب واحد بشكل دائم وجانب آخر في ظلام مستمر، دون التناوب المنتظم ليلا ونهارا على الأرض.

الفرق في درجة الحرارة بين نصفي الكرة الأرضية ملحوظ. أما الجانب النهاري، الذي يتعرض بشكل دائم للإشعاع النجمي المباشر، فتصل درجة حرارته إلى حوالي 1250 درجة مئوية. درجة الحرارة هذه عالية بما يكفي لتسخين الحديد إلى النقطة التي يمكن تزويره فيها. في المقابل، يسجل نصف الكرة الليلي، الذي يكون دائمًا في الظل، درجات حرارة تبلغ حوالي 600 درجة مئوية.

يعد عدم التناسق المناخي هذا أمرًا بالغ الأهمية لفهم سلوك الغلاف الجوي للكوكب. يبدو جانب النهار ساطعًا نسبيًا في قياسات الأشعة تحت الحمراء التي أجراها جيمس ويب، مما يعكس الإشعاع الشديد الذي يتلقاه. أصدرت وكالة ناسا تحليلات تعزز كيفية تشكيل هذا الانقسام الحراري لديناميكيات الغلاف الجوي للكوكب WASP-43 b.

استخدم تلسكوب جيمس ويب الأشعة تحت الحمراء لإجراء القياسات

تم إجراء القياسات باستخدام جهاز MIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) لجيمس ويب، والذي يلتقط الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. وقد أتاحت هذه الأداة للباحثين تقدير درجات الحرارة، ومدى الغطاء السحابي، ووجود بخار الماء، والدورة الجوية. تم الحصول على البيانات من الاختلافات في سطوع النظام عندما أكمل الكوكب مداره.

ولم ينتج التلسكوب صورة مباشرة لـ WASP-43 b. المسافة الكبيرة للكوكب، وصغر حجمه مقارنة بنجمه المضيف، وقرب سطوع نجمه، تجعل المراقبة المباشرة صعبة. ولذلك، تم استخدام طرق المراقبة غير المباشرة لفك خصائص الغلاف الجوي.

واستند التحليل إلى ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث من النظام أثناء مدار الكوكب. واجهت أجزاء مختلفة من WASP-43 b جيمس ويب، مما أدى إلى اختلافات قابلة للقياس في إجمالي السطوع المرصود. وعندما أصبح الجانب الأكثر سخونة من الكوكب مرئيا، زاد السطوع الإجمالي. عندما يهيمن نصف الكرة الليلي في مجال المراقبة، انخفض انبعاث الأشعة تحت الحمراء. أتاحت هذه التقنية مقارنة خصائص كل منطقة.

غطت الملاحظات أطوال موجية تتراوح بين 5 و12 ميكرون، وهو نطاق حساس للغاية للحرارة المنبعثة من الأجسام الساخنة. وتتبع التلسكوب أكثر من مدار كامل للكوكب WASP-43 b لبناء خريطة تقريبية لتوزيع درجات الحرارة في محيطه.

• كشف الحرارة:الأجسام الأكثر سخونة تنبعث منها المزيد من الأشعة تحت الحمراء.
• اختلافات السطوع:أشارت التغيرات الطفيفة في انبعاث الأشعة تحت الحمراء إلى مناطق الحرارة وحجب السحب وأنماط الدورة الدموية.
• رسم الخرائط الحرارية:تتبع مدارات متعددة لإنشاء خريطة درجة الحرارة.
• أداة ميري:ضروري للملاحظات في ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة.

سحب كثيفة ورياح تفوق سرعة الصوت 8000 كم/ساعة

في نصف الكرة الليلي لـ WASP-43 b، تشير بيانات جيمس ويب إلى منطقة أكثر قتامة في الأشعة تحت الحمراء. وترتبط هذه الخاصية بوجود طبقة عالية وسميكة من السحب تتداخل مع الانبعاث الحراري الذي يلاحظه التلسكوب. حتى بدون ضوء النجوم المباشر، لا يبرد الوجه الليلي تمامًا. تقوم الرياح السريعة جدًا بنقل الحرارة من المنطقة المضيئة، مما يعيد توزيع جزء من الطاقة حول الكوكب.

Leia Tambem

شركة شكسبير الملكية تعلن عن طاقم الممثلين المكون من 36 ممثلاً لمسرحية لعبة العروش: الملك المجنون

نيوزيلندا تستدعي مايكل وود، وحارس المرمى يؤجل الزواج للمنافسة في كأس عالم غير مسبوقة

كورينثيانز يحدد سقفًا أقصى للراتب عند تجديد عقد ممفيس ديباي

يعد هذا الدوران العالمي أمرًا حيويًا للغلاف الجوي للكوكب الخارجي. فهو يمزج الغازات ويربط بين نصفي الكرة الأرضية، وهو ما يمنع، حسب النماذج الجوية المستخدمة في الدراسة، الجانب النهاري والجانب الليلي من التطور في عزلة تامة. وتعد الغيوم في الجانب الليلي عنصرا أساسيا حددته الدراسة لتفسير اختلاف السطوع بين نصفي الكرة الأرضية، حيث يحجب الغلاف الجوي الإشعاع الحراري من الطبقات السفلية.

ويظهر التحليل أن هذه الطبقة العالية والكثيفة تمنع جزءًا من الإشعاع الحراري القادم من الغلاف الجوي السفلي من الوصول إلى التلسكوب. وهذا يجعل المنطقة الليلية تبدو أكثر برودة وأكثر قتامة في قياسات الأشعة تحت الحمراء. وفي نصف الكرة الأرضية نهارا تبدو الأجواء أكثر صفاء ولا تظهر نفس الانسداد بالسحب الكثيفة، مما يؤكد عدم التماثل المناخي بين الجانبين.

يوضح هذا التقسيم أن المتوسط ​​العالمي لا يصف بشكل كافٍ WASP-43 b. تقدم المناطق النهارية والليلية بشكل دائم ظروفًا جوية مختلفة. على الرغم من أنهما ينتميان إلى نفس الكوكب، إلا أن هذين النصفين من الكرة الأرضية يتم التحكم بهما بواسطة مجموعات مختلفة من الإشعاع المكثف ودوران الغاز وتكوين السحب، مما يغير طريقة ملاحظة الحرارة في كل منطقة. كما تم التعرف على وجود بخار الماء، مما ساعد على توصيف تكوين الغلاف الجوي وتوفير أدلة حول ارتفاع السحب وانتقال الحرارة.

هناك جزء آخر مهم من البيانات من التحليل وهو الغياب الكبير للميثان في القياسات على الجانب الليلي. يمكن أن تظهر جزيئات الميثان بكميات أكبر في درجات حرارة منخفضة، إذا لم يكن الغلاف الجوي في حالة اختلاط مستمر وسريع. وفقًا لوكالة ناسا، فإن الدوران في الغلاف الجوي يحدث بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يسمح بهذا التراكم القابل للاكتشاف. وهذا يساعد في تفسير تقدير الرياح الاستوائية السريعة للغاية، حيث تصل سرعتها إلى حوالي 8000 كم/ساعة. تتحرك هذه الرياح شرقًا، وتربط بين نصفي الكرة الأرضية وتحافظ على دوران الغلاف الجوي بشكل دائم. يشير غياب الميثان إلى أن التفاعلات ودرجات الحرارة وحركات الغلاف الجوي تعمل معًا، مما يجعل التوازن الكيميائي المتوقع في المناطق الباردة أمرًا صعبًا.

آثار الدراسة على علوم الكواكب الخارجية

وقد تم بالفعل فحص WASP-43 b بواسطة التلسكوبات مثل هابل وسبيتزر. ومع ذلك، فإن حساسية جيمس ويب مكنت من إجراء عمليات رصد بتفاصيل أكبر في الأشعة تحت الحمراء، مما أدى إلى توسيع نطاق فهم المناخ العالمي للكوكب بشكل كبير. وساعد الجمع بين القياسات الحديثة والبيانات السابقة والنماذج ثلاثية الأبعاد الباحثين على التمييز بوضوح بين الجانب المضيء والجانب المظلم ودوران الغازات حول الكوكب.

وتوضح الدراسة قدرة ويب الرائعة على استكشاف الأغلفة الجوية لعوالم تبعد تريليونات الكيلومترات عن الأرض. ويمكنه قياس الاختلافات في السطوع، واكتشاف الجزيئات وتقدير أنماط الدورة الدموية دون الحاجة إلى مراقبة مباشرة لسطح الكوكب. كما فضلت الفترة المدارية القصيرة لـ WASP-43 b المراقبة، حيث يكمل الكوكب دورة واحدة في أقل من يوم أرضي، مما يسمح بإجراء مقارنات سريعة بين المراحل المختلفة.

تعتبر هذه القياسات ضرورية لاختبار النماذج المستخدمة لتفسير أجواء الكواكب الخارجية. بل ويمكنها أيضًا المساهمة في التحليلات المستقبلية للكواكب الأصغر حجمًا، بما في ذلك تلك ذات الخصائص الأقرب إلى خصائص العوالم الصخرية. مناخ WASP-43 b، وفقًا لبيانات الرصد، ليس له نظير مباشر في النظام الشمسي. فهو يجمع ما يكفي من الحرارة لتكوين الحديد والليالي المغطاة بالغيوم الكثيفة والرياح الأسرع من الصوت في جو يهيمن عليه الهيدروجين والهيليوم، مما يضيف معلومات قيمة لدراسة تنوع العوالم خارج النظام الشمسي.