تم تصميم تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لالتقاط الضباب المحيط بالكواكب الدافئة شبه نبتون، وهي الكواكب التي يتراوح حجمها من الأرض إلى نبتون، ولكنها تدور حول شموسها على مسافة أقرب من مدارات عطارد.
ستوفر الدراسات الجوية التفصيلية رؤى مهمة حول بعض الكواكب الأكثر شيوعًا - والغامضة - المعروفة في المجرة.
درب التبانة مليئة بالكواكب الغامضة الأكبر من الأرض ولكنها أصغر من نبتون، والتي تتحرك حول نجمها بشكل أسرع وأقرب من دوران كوكب حار حول الشمس، أو باختصار الكواكب الساخنة شبه نبتون. تقع مثل هذه الكواكب على بعد سنوات ضوئية، ويحجبها الضباب أو السحب، ولا يوجد شيء مماثل في نظامنا الشمسي، ولا تزال الطبيعة الدقيقة لهذه الكواكب ذات الحجم شبه النبتوني الموجودة في كل مكان تقريبًا لغزًا. من ماذا صنعوا؟ كيف تم خلقهم؟ وما الذي يمكن تعلمه منهم عن الكواكب وتطور الكواكب بشكل عام؟
بفضل قدرته غير المسبوقة على قياس الاختلافات الدقيقة جدًا في سطوع ولون ضوء الأشعة تحت الحمراء الخافتة، يستعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لتبديد الضباب المحيط بطبيعة وأصل النوع الأكثر شيوعًا من الكواكب في درب التبانة.
يحتوي أكثر من نصف الأنظمة النجمية الشبيهة بالشمس التي تم مسحها في درب التبانة على نوع غامض من الكواكب لا يشبه أي كوكب آخر في النظام الشمسي. في نظامنا الشمسي.
ومن الأمثلة على ذلك الكواكب الفرعية نبتون. أكبر من الأرض، وأصغر من نبتون، وتدور بالقرب من نجومها أكثر من دوران عطارد حول الشمس، وهذه الكواكب الدافئة إلى الساخنة القريبة من نبتون هي النوع الأكثر شيوعًا من الكواكب التي يتم رصدها في المجرة. ولكن على الرغم من أن الباحثين تمكنوا من قياس الخصائص الأساسية - بما في ذلك الحجم والكتلة والمدار - لمئات من هذه الكواكب، إلا أن طبيعتها الأساسية لا تزال غير واضحة.
هل هي كرات كثيفة من الصخور والحديد مثل الأرض، وهي مغطاة بطبقات سميكة من غاز الهيدروجين والهيليوم؟ أم أنها مكونة من خليط أقل كثافة من الصخور والجليد، وتحيط بها أجواء بخارية غنية بالمياه؟ مع البيانات المحدودة وعدم وجود كواكب ذات حجم ومدار مماثل في نظامنا الشمسي للمقارنة، كان من الصعب الإجابة على هذه الأسئلة.
"ما هذه الكواكب؟ كيف يتم خلقهم؟ لماذا لا نمتلكها في نظامنا الشمسي؟ هذه أسئلة أساسية"، يوضح جاكوب بين، عالم الفلك من جامعة شيكاغو الذي قاد العديد من عمليات رصد الكواكب خارج النظام الشمسي.
ويبدو أن ما يمنعنا من فهم طبيعة هذه الكواكب هو الهباء الجوي والجسيمات الصغيرة والقطرات التي تشكل السحب أو الضباب. تبعثر هذه الجسيمات ضوء النجوم، مما يؤدي إلى تآكل القمم الطيفية البارزة وتحويلها إلى تموجات دقيقة، مما يجعل الطيف عديم الفائدة تقريبًا لتحديد تركيبة الغاز.
لكن مع وجود الويب، فإن الباحثين واثقون من أن رؤيتنا لهذه الكواكب الفرعية نبتون سوف تتحسن. ومن المقرر تنفيذ برنامجين للمراقبة في السنة الأولى من نشاط الويب. في إحداهما، سيستخدم الباحثون قدرات ويب القوية الفريدة لدراسة كوكبين بحجم أقل من نبتون: GJ 1214 b، النموذج الأصلي لنبتون؛ وTOI-421 b، وهو كوكب آخر تم اكتشافه مؤخرًا.
النموذج الأصلي لنبتون الفرعي: GJ 1214b
GJ 1214 b هو كوكب نبتون فرعي ساخن يدور حول نجم قزم أحمر بالقرب من النظام الشمسي، وكان موضوعًا لعشرات الدراسات. فترته المدارية القصيرة، وحجمه الكبير بالنسبة لنجمه، وقربه النسبي من الأرض يسهل عملية الرصد (فيما يتعلق بالنجوم التي تسافر خارج النظام الشمسي). في حين أن وضعه باعتباره كوكبًا فرعيًا لنبتون - ووفقًا للباحث الرئيسي، "الكوكب الخارجي الأكثر غموضًا الذي نعرفه" - يجعله هدفًا يستحق التحقيق.
TOI-421b
ليس من الواضح مما تتكون الهباء الجوي حول نجم نبتون حار مثل GJ 1214 b، لكنها يمكن أن تكون مشابهة لتلك التي تشكل الضباب الدخاني الشبيه بالضباب الموجود على قمر زحل تيتان. لاختبار هذه الفرضية، قرر الباحثون التركيز على TOI-421 b، وهو كوكب مماثل في الحجم والكثافة لكوكب GJ 1214 b، لكنهم اعتقدوا أنه حار جدًا بحيث لا يتحمل الضباب السخامي.
سيكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو المرصد الرائد لعلوم الفضاء في العالم عند إطلاقه في ديسمبر 2021. وسيحل ويب الألغاز في نظامنا الشمسي، وينظر إلى ما هو أبعد من العوالم البعيدة حول النجوم الأخرى، ويستكشف الهياكل والأصول الغامضة لكوننا وكوكبنا. مكان. عنده. ويب هو برنامج دولي تقوده وكالة ناسا مع شركائها، وكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية)، ووكالة الفضاء الكندية.
شكل يقارن حجم الكواكب الخارجية التابعة لنبتون TOI-421 b وGJ 1214 b بالأرض ونبتون-رحاب. يقع كل من TOI-421 b وGJ 1214 b بين الأرض ونبتون من حيث نصف القطر والكتلة والكثافة. تشير الكثافة المنخفضة لكلا الكوكبين الخارجيين إلى أنه يجب أن يكون لهما غلاف جوي سميك. يتم ترتيب الكواكب الخارجية من اليسار إلى اليمين بترتيب تصاعدي من حيث نصف القطر والكتلة: صورة للدولة من المرصد المناخي في الفضاء السحيق: الأرض كوكب صخري يبلغ متوسط نصف قطره 6,370 كيلومترًا، وتبلغ كتلته حوالي 6 مليارات تريليون طن، وتبلغ كثافته 5.5 أضعاف كثافة الماء.
אشكل TOI-421 ب: TOI-421 هو كوكب خارج المجموعة الشمسية حار يقع تحت نبتون، يبلغ نصف قطره 2.68 مرة قطر الأرض، وكتلته 7.2 مرة كتلة الأرض، وكثافة 2.05 مرة كثافة الماء. رسم توضيحي لـ GJ 1214 b: GJ 1214 b هو كوكب خارجي دافئ يقع تحت كوكب نبتون، يبلغ نصف قطره 2.74 مرة نصف قطر الأرض، وكتلته 8.2 مرة كتلة الأرض، وكثافة 2.2 مرة كثافة الماء.صورة نبتون-رحاب من فوييجر 2: نبتون هو عملاق جليدي يبلغ نصف قطره 3.88 مرة نصف قطر الأرض (مما يعطيه حجمًا يعادل 58 مرة حجم الأرض تقريبًا)، وكتلته 17 مرة كتلة الأرض، وكثافة 1.6 مرة فقط من كثافة الماء. يتم قياس الكواكب من حيث نصف القطر، ولكن ليس موقعها في الفضاء أو المسافة من النجوم الخاصة بها. تدور الأرض ونبتون حول الشمس، بينما يدور TOI-421 b حول نجم يشبه الشمس على بعد حوالي 244 سنة ضوئية، ويدور GJ 1214 b حول نجم قزم أحمر صغير على بعد حوالي 48 سنة ضوئية.
المصدر: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، وكالة الفضاء الكندية، وD. Player (STScI)
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
