يكتشف تلسكوب جيمس ويب رياحًا تبلغ سرعتها 8000 كم/ساعة وحرارة شديدة على الكوكب الخارجي WASP-43 b

سجل تلسكوب جيمس ويب الفضائي بيانات غير مسبوقة عن الغلاف الجوي للكوكب الخارجي WASP-43 b، وهو عملاق غازي يقع على بعد 280 سنة ضوئية من الأرض. وحددت الملاحظات رياحًا استوائية تصل سرعتها إلى 8000 كم/ساعة، وتباينًا حراريًا شديدًا بين نصفي الكرة الأرضية للجرم السماوي. يمتلك الكوكب أبعادًا مماثلة لأبعاد كوكب المشتري ويدور حول نجمه المضيف على مسافة أقصر من تلك التي تفصل بين عطارد والشمس.

يؤدي القرب من النجم إلى قيام الكوكب الخارجي بإكمال ترجمة كاملة خلال 19.5 ساعة. يولد هذا التكوين المداري قفل المد والجزر، مما يبقي جانبًا واحدًا مضاءًا بشكل دائم والآخر في ظلام مستمر. وقامت وكالة الفضاء ناسا بتنسيق تحليل بيانات الأشعة تحت الحمراء، التي كشفت عن وجود سحب كثيفة على الجانب الليلي وبخار ماء موزع في جميع أنحاء الغلاف الجوي.

الديناميات الحرارية والدوران المتزامن لعملاق الغاز

ينتمي الجرم السماوي إلى فئة كواكب المشتري الساخنة. تدور هذه الكواكب الخارجية الغازية الضخمة بالقرب من نجومها وتتلقى مستويات عالية من الإشعاع. ويمنع الدوران المتزامن لـ WASP-43 b حدوث دورات نهارية وليلية مثل تلك المسجلة على الأرض. يتلقى أحد نصفي الكرة الأرضية ضوء النجوم دون انقطاع. ويبقى الجانب الآخر في الظلام.

تشير القياسات الحرارية إلى تباين ملحوظ بين نصفي الكوكب. تصل درجات الحرارة في نصف الكرة الأرضية أثناء النهار إلى ما يقرب من 1250 درجة مئوية. يسمح هذا المستوى من الحرارة بتشكيل الحديد على سطح الغلاف الجوي. يتميز الجانب الليلي بتبريد نسبي، حيث تظهر موازين الحرارة حوالي 600 درجة مئوية.

يؤثر عدم تناسق درجات الحرارة بشكل مباشر على بنية الغلاف الجوي العالمي. اكتشف جيمس ويب أن الجانب المضيء يعكس بشكل مكثف الأشعة تحت الحمراء، مما يقدم مظهرًا مشرقًا على المستشعرات. يحتفظ الجانب المظلم بخصائص مختلفة بسبب تكوين حواجز الأرصاد الجوية. يؤدي فرق الحرارة بين المناطق إلى تحريك حركة الغازات على نطاق كوكبي.

تلتقط أداة MIRI الاختلافات في ضوء الأشعة تحت الحمراء

استخدم العلماء أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) المرفقة بالتلسكوب لإجراء رسم الخرائط. تعمل المعدات في التقاط الضوء بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة، وهو نطاق مثالي لتسجيل انبعاثات الحرارة في الفضاء السحيق. قام الفريق بمراقبة النظام النجمي لأكثر من مدار كامل للكوكب الخارجي.

المسافة التي تبلغ 280 سنة ضوئية والوهج الناتج عن النجم المضيف تجعل من المستحيل التقاط صور مباشرة لـ WASP-43 b. طبق الباحثون تقنية منحنى الطور للتغلب على هذا القيد الفني. تتكون الطريقة من قياس التغيرات في السطوع الإجمالي للنظام أثناء دوران الكوكب حول النجم.

زاد السطوع الذي التقطه التلسكوب عندما واجه نصف الكرة الساخن للنجم WASP-43 b العدسة. انخفض انبعاث الأشعة تحت الحمراء بشكل متناسب عندما اتخذ الجانب الليلي الوضع الأمامي. أدت القراءة المستمرة لهذه التذبذبات إلى إنشاء خريطة حرارية ثلاثية الأبعاد للغلاف الجوي.

وتم جمع البيانات عند أطوال موجية محددة تتراوح بين 5 و12 ميكرون. توفر نافذة المراقبة هذه تفاصيل دقيقة حول التركيب الكيميائي ودرجة حرارة الغازات. تضمنت العملية المنهجية خطوات معايرة صارمة:

• المراقبة المستمرة للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من النظام النجمي.
• تسجيل الانخفاضات والقمم في السطوع خلال ترجمة مدتها 19.5 ساعة.
• عزل الضوء الذي يعكسه الكوكب بالنسبة إلى سطوع النجم.
• تحديد التوقيعات الكيميائية من خلال التحليل الطيفي للإرسال.

وقد سمح التطبيق المشترك لهذه التقنيات بتحديد عناصر معينة في الغلاف الجوي. وظهر بخار الماء بوضوح في الأطياف التي تم تحليلها، ليكون بمثابة علامة لتتبع ارتفاع تكوينات السحب.

Leia Tambem

تعرض Netflix خمسة إنتاجات لأول مرة في الفترة ما بين 1 و5 يونيو 2026

ثوران بركان هونجا تونجا عام 2022 ينظف غاز الميثان المنبعث في الغلاف الجوي

يحتل ستيفن كاري المركز السادس بين الرياضيين الأعلى أجراً في العالم بمبلغ 124.7 مليون دولار أمريكي

– غياب غاز الميثان والرياح الاستوائية عالية السرعة

كشف تحليل نصف الكرة الليلي عن منطقة أكثر قتامة إلى حد كبير في قراءات الأشعة تحت الحمراء. وتشير البيانات إلى وجود طبقة سميكة من السحب على ارتفاعات عالية. يحجب هذا التكوين الجوي الإشعاع الحراري من الطبقات السفلية للغلاف الجوي. تفسر هذه الظاهرة الانخفاض في انبعاث الحرارة الذي اكتشفه جهاز MIRI.

الجانب المظلم لا يصل إلى درجة التجمد المطلق بسبب نظام نقل الطاقة. تعمل الرياح الأسرع من الصوت على نقل الهواء الساخن من نصف الكرة النهاري إلى المنطقة الليلية. وتصل سرعة هذه التيارات الهوائية إلى 8000 كم/ساعة في المنطقة الاستوائية. يمنع التدفق المستمر العزل الحراري على جانبي الكوكب.

قدم التركيب الكيميائي للغلاف الجوي دليلا قاطعا على سرعة الرياح. وتشير النماذج النظرية إلى أن غاز الميثان يجب أن يتشكل بكثرة في الجانب الليلي، حيث تنخفض درجة الحرارة إلى 600 درجة مئوية. ولم يكتشف جيمس ويب كميات كبيرة من هذا الغاز في عمليات الرصد.

يحدث نقص الميثان لأن دوران الغلاف الجوي يمزج الغازات بسرعة كبيرة. يغزو الهواء الساخن القادم من جهة النهار، الغني بأول أكسيد الكربون، نصف الكرة المظلم بسرعة عالية. ليس لدى التفاعلات الكيميائية الوقت الكافي لتحويل الكربون إلى ميثان قبل أن تسحب الرياح كتلة الهواء إلى المنطقة المضيئة. تثبت الديناميكيات شدة المناخ في WASP-43 b.

تأثير الملاحظات لرسم خرائط عوالم جديدة

تم بالفعل إدراج الكوكب الخارجي WASP-43 b في الكتالوجات الفلكية بعد الملاحظات الأولية التي أجراها تلسكوب هابل وسبيتزر. وقد أكدت المعدات السابقة وجود الجرم السماوي وقدمت تقديرات أساسية لمداره. أدى دخول جيمس ويب إلى مجال البحث إلى رفع دقة البيانات إلى مستوى غير مسبوق في استكشاف الفضاء.

إن القدرة على فصل ضوء النجوم عن انبعاث الكواكب بدقة عالية تؤكد صحة النماذج الرياضية المستخدمة في علم الفلك الحديث. يستطيع الباحثون الآن التنبؤ بسلوك الأجواء المعقدة دون الحاجة إلى تحقيقات فيزيائية. تعتبر دراسة عمالقة الغاز القريبة من النجوم بمثابة مختبر لتحسين أدوات الكشف.

سيتم تطبيق التقنيات التي تم تحسينها أثناء تحليل WASP-43 b على البحث عن الكواكب الصخرية الأصغر. إن تحديد جزيئات الماء وقياس الرياح على هدف يبعد تريليونات الكيلومترات يوضح مدى حساسية الأدوات الحالية. لا يوجد في النظام الشمسي أي كوكب له خصائص مناخية مماثلة.

إن الجمع بين الحرارة الشديدة وقفل المد والجزر والرياح الأسرع من الصوت والسحب المعتمة يخلق بيئة جوية فريدة من نوعها. يهيمن الهيدروجين والهيليوم على تكوين الهواء، بينما يحدد الإشعاع النجمي إيقاع العواصف العالمية. يؤدي رسم الخرائط المستمرة للكواكب الخارجية إلى توسيع قاعدة البيانات المتعلقة بتكوين وتطور الأنظمة الكوكبية.