يكتشف تلسكوب ويب التابع لناسا كوكبًا عملاقًا جديدًا بطريقة مبتكرة

حدد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا كوكبًا خارجيًا عملاقًا كان مختبئًا في أحد أكثر أنظمة الكواكب التي تمت دراستها في درب التبانة. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على إمكانات تقنيات المراقبة الجديدة التي تستكشف كيمياء الغلاف الجوي للأجرام السماوية.

تم بالفعل التعرف على النجم الشاب بيتا بيكتوريس، القريب نسبيًا من الأرض، باعتباره يؤوي كوكبين ضخمين، بيتا بيكتوريس ب وبيتا بيكتوريس ج. كان الكوكب Beta Pictoris b من أوائل الكواكب التي تم التقاطها مباشرة في الصور. مع التأكيد الأخير لـ Beta Pictoris d، أصبح لدى النظام الآن ثلاثة كواكب معروفة، مما يجعله الثاني فقط الذي لديه ثلاثة كواكب مصورة على الأقل.

ومع ذلك، لم يكتشف علماء الفلك في البداية بيتا بيكتوريس د كنقطة مضيئة مرئية. تم التعرف عليه من خلال التوقيع الكيميائي الفريد لغلافه الجوي. ويشير العلماء إلى أن هذه المنهجية يمكن أن تمثل نهجا مبتكرا وفعالا للعثور على كواكب تدور حول نجوم أخرى، خاصة في الأماكن التي يصعب فيها وجود الغبار والحطام التقاط الصور التقليدية.

وقال إيدان جيبس، المؤلف الرئيسي لدراسة جديدة نشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو: “يضيف هذا الاكتشاف قطعة جديدة إلى نظام كوكبي رائع بالفعل”. وأضاف أن “بيتا بيكتوريس كان بمثابة مختبر لفهم كيفية تشكل وتطور أنظمة الكواكب، والآن لدينا كوكب آخر يساعدنا على رواية تلك القصة”.

كيف يبدو النظام الكوكبي الشاب بيتا بيكتوريس

يقع نظام بيتا بيكتوريس على بعد حوالي 63 سنة ضوئية من الأرض، ويقدر عمره بحوالي 23 مليون سنة. يوفر شبابها النسبي وقربها لعلماء الفلك فرصة فريدة لمراقبة التفاعل بين الكواكب المتكونة حديثًا والقرص المحيط من الغبار والحطام المتبقي من تكوين النظام.

ويقدر الباحثون أن كتلة بيتا بيكتوريس د تبلغ ضعف كتلة كوكب المشتري على الأقل. ومع ذلك، يبدو أنه الأصغر بين الكواكب العملاقة الثلاثة التي تم تحديدها والتي تدور حول النجم.

في نفس الموضوع: تلسكوب ويب يكتشف كوكبًا عملاقًا في نظام نجمي مشهور

تشير النمذجة الحاسوبية إلى أن الكوكب يدور حول بيتا بيكتوريس على مسافة 30 وحدة فلكية تقريبًا. وهذا الموقع يضعه في منطقة مشابهة لمنطقة نبتون في نظامنا الشمسي. من بين الكواكب الثلاثة المعروفة في النظام، يتمتع بيتا بيكتوريس د بأوسع مدار، على الرغم من أنه لا يزال ضمن الحدود الداخلية لقرص الحطام.

فرصة اكتشاف الكوكب الجديد

لم يكن فريق البحث يستخدم تلسكوب ويب بهدف العثور على كوكب جديد. ظهر بيتا بيكتوريس د بشكل غير متوقع بينما كان علماء الفلك يقومون بتحليل الغلاف الجوي لبيتا بيكتوريس ب باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة من ويب (NIRSpec).

تابع: كل شيء عن اكتشاف فلكي

استخدم العلماء وحدة NIRSpec Integral Field Unit، وهو جهاز يسجل صورة وطيفًا لكل بكسل. يقسم الطيف الضوء إلى الأطوال الموجية المكونة له، مما يسمح لعلماء الفلك بالتحقيق في التركيب الكيميائي وحركة الأجرام السماوية البعيدة.

وقال جيبس: “لم نكن نبحث عن كوكب جديد”. وأضاف: “كنا نحاول فهم شيء موجود بالفعل. ثم ظهرت هذه العلامة المنذرة في البيانات حيث لم نتوقعها”.

وبدلا من الطيف السلس الناتج عن الضوء المنعكس عن الغبار، وجد الباحثون نمطا من القمم والوديان. وأظهرت الإشارة خطوط امتصاص أول أكسيد الكربون مرتبة في تسلسل يشبه الباركود، وهي ميزة متوقعة في الأجواء للكواكب العملاقة.

كما مكّن التحليل الطيفي الفريق من قياس السرعة الشعاعية للجسم، والتي تصف حركته نحو الراصد أو بعيدًا عنه. تتوافق السرعة والموقع والمحاذاة مع قرص الحطام مع التوقعات العلمية لكوكب يدور حول بيتا بيكتوريس.

وكانت هذه القياسات حاسمة في استبعاد الفرضيات الأخرى، مثل نجم خلفي بعيد أو قزم بني يحتوي أيضًا على أول أكسيد الكربون في غلافه الجوي.

الاختبار الكيميائي الذي أكد العالم الخفي

قال جان بابتيست روفيو، عالم الأبحاث في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، والباحث الرئيسي في ملاحظات ويب الأولى حيث تم الاكتشاف: “كان هناك مصدر ضوء ساطع غير متوقع في صور وحدة الحقل التكاملي، لكننا تعلمنا ألا نثق في البقع الساطعة في الصور”. وأضاف أنها “يمكن أن تكون قطعًا أثرية أو هياكل أخرى في قرص الحطام. ومن خلال الحصول على طيف متزامن مع الصورة، تمكنا من تأكيد شكوكنا بسرعة”.

المزيد عن الموضوع: اكتشف جيمس ويب الكوكب العملاق الثالث في نظام بيتا بيكتوريس الشهير

أجرى علماء الفلك لاحقًا ملاحظات إضافية باستخدام أداة ويب للأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) من خلال طلب الوقت التقديري من المدير. كشفت هذه التحليلات عن بخار الماء والميثان، مما يوفر دليلًا إضافيًا على أن الجسم كان كوكبًا ويكشف تفاصيل حول غلافه الجوي.

أعطت هذه الطريقة للباحثين ميزة كبيرة مقارنة بتقنيات التصوير التقليدية. من الملاحظة الأولى، لم يتمكنوا من تحديد أن الجسم كان كوكبًا فحسب، بل تمكنوا أيضًا من البدء في التحقيق في كيمياء الغلاف الجوي وخصائصه الفيزيائية.

قال روفيو: “يحتوي الطيف على كمية لا تصدق من المعلومات”. وأوضح قائلاً: “إنك لا تكتشف أن شيئًا ما هو كوكب فحسب، بل تبدأ فورًا في التعرف على درجة حرارته وكيميائه وحركته”.

كما أكد تحقيق تصوير مستقل هذه النتيجة. قاد هذا العمل بن سوتليف من جامعة إدنبرة وماركوس بونس من المرصد الجنوبي الأوروبي. وباستخدام بيانات من التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي وكاميرا ويب NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة)، أكد الباحثون بشكل مستقل وجود Beta Pictoris d.

كيفية تحديد موقع كوكب في الضباب الكوني

لقد أفلت Beta Pictoris d من الرصد لسنوات، حيث تم تضمينه في واحد من ألمع أقراص الحطام التي لاحظها علماء الفلك على الإطلاق.

الغبار الموجود في القرص يبعثر الضوء القادم من النجم المركزي، مما يولد تأثيرًا مشابهًا لتأثير الضباب. يؤدي هذا السطوع المفرط إلى تعقيد استخدام طرق التصوير التقليدية لتمييز الكوكب عن الهياكل الغبارية القريبة ومصادر الضوء الأخرى.

وقد سمحت طريقة ويب الطيفية للباحثين بالتغلب على الكثير من هذا الالتباس. وبدلاً من الاعتماد فقط على السطوع المرئي للكوكب، قام العلماء بعزل إشارات جزيئية محددة تميز الغلاف الجوي للكوكب.

قد يساعد وجود Beta Pictoris d أيضًا علماء الفلك على فهم المظهر غير المعتاد لقرص الحطام الخاص بالنظام. يمتلك القرص حدودًا داخلية محددة جيدًا، بالإضافة إلى العديد من الهياكل الأخرى التي يصعب تفسيرها.

وكان علماء الفلك قد اقترحوا سابقًا أن كوكبًا غير مكتشف بعد، يشبه كوكب بيتا بيكتوريس د، يمكن أن يشكل القرص ويؤدي إلى ظهور بعض هذه الميزات. يقدم اكتشافهم الآن للباحثين تفسيرًا محتملاً للبنية الفريدة للقرص.

التغطية الكاملة: آخر الأخبار (AR)

طريقة جديدة واعدة للبحث عن الكواكب الخارجية

يؤدي هذا الاكتشاف إلى أكثر من مجرد إضافة عالم جديد إلى نظام Beta Pictoris. إنه يوضح استراتيجية جديدة لاكتشاف الكواكب الخارجية في البيئات المعقدة المليئة بالغبار.

بيتا بيكتوريس د هو أول كوكب تم التقاطه بالتصوير المباشر وتم اكتشافه في المقام الأول من خلال التحليل الطيفي متوسط ​​الدقة. وتظهر النتيجة أن علماء الفلك يمكنهم تحديد مواقع العوالم من خلال تحديد “البصمات” الجزيئية لأغلفتها الجوية، بدلا من الاعتماد حصريا على التصوير التاجي التقليدي.

يمكن أن تكون هذه القدرة ذات قيمة خاصة عندما تكون الكواكب مخفية بواسطة أقراص الحطام المضيئة أو غيرها من الهياكل التي تجعل من الصعب تمييزها في الصور التلسكوبية العادية.

ويخطط الباحثون لمواصلة تحليل ملاحظات ويب لتحسين تقديرات درجة حرارة بيتا بيكتوريس د، وتكوين الغلاف الجوي، والمدار. يمكن لمثل هذه الدراسات أن تقدم نظرة أعمق على أحد أشهر أنظمة الكواكب خارج نظامنا.

تلسكوب ويب ورؤيته الموسعة للعوالم البعيدة

يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي المرصد الرائد لعلوم الفضاء في العالم. يفتح ويب الألغاز في نظامنا الشمسي، ويستكشف عوالم بعيدة حول نجوم أخرى، ويستكشف الهياكل والأصول الغامضة لكوننا ومكاننا فيه. ويب هو برنامج دولي تقوده وكالة ناسا، بالشراكة مع وكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية) ووكالة الفضاء الكندية (وكالة الفضاء الكندية).