ويب يكتشف كوكبًا به غلاف جوي من الكربون يدور حول نجم نابض، مما يشكل تحديًا النماذج الحالية لتكوين الكواكب
غالبًا ما يتقدم العلم بفضل بيانات لا تتوافق مع فهمنا الحالي. ووفقًا لهذه الفكرة، التي طرحها توماس كون لأول مرة في كتابه "بنية الثورات العلمية"، تحدث تحولات في النماذج عندما تعجز النماذج الحالية عن تفسير الأدلة.
بناءً على هذا المنطق، يميل العلماء إلى تقبّل النتائج غير المتوقعة، وخاصةً تلك التي تُجبرنا على إعادة التفكير في آلية عمل العالم. وقد تُمثّل ورقة بحثية جديدة نُشرت على موقع arXiv، استنادًا إلى ملاحظات من تلسكوب ويب الفضائي، لحظةً كهذه. فقد فحص باحثون كوكبًا خارجيًا يدور حول نجم نابض ذي ميلي ثانية، ووجدوا أن غلافه الجوي يتكون بالكامل تقريبًا من الكربون النقي.
نظام النجم النابض من نوع "الأرملة السوداء"
ينتمي النجم النابض، PSR J2322-2650، إلى فئة نادرة من الأنظمة تُسمى أنظمة "الأرملة السوداء". تُولّد هذه الأنظمة طاقة هائلة عن طريق امتصاص المواد من نجم مرافق قريب. مع مرور الوقت، تُزيل جاذبية النجم النابض القوية وإشعاعه الطبقات الخارجية للنجم المرافق، تاركةً بقايا كثيفة بحجم كوكب المشتري.
في هذه الحالة، ربما انكمش النجم المرافق إلى "مشتري ساخن" يُكمل دورةً حول النجم النيوتروني كل 7.8 ساعات. عادةً، تبدأ هذه العملية المكونة من خطوتين عندما يمتص النجم النيوتروني (الذي يعمل أيضًا كنجم نابض) المادة، وتنتهي عندما يقصف نجمه المرافق بأشعة غاما عالية الطاقة، مما يُبخّر معظم كتلته ويُكوّن كوكبًا غنيًا بالهيليوم.
اكتشاف غلاف جوي غني بالكربون
يبدو أن الكوكب المرافق، PSR J2322-2650b، مشابه في الحجم والكثافة لبقايا أخرى بحجم كوكب المشترى تشكلت في أنظمة الأرملة السوداء، مما يشير إلى تركيب قائم على الهيليوم. لكن بيانات ويب الطيفية تكشف عن أمر غير متوقع تمامًا: يتكون غلاف الكوكب الجوي في معظمه من الكربون. يوجد هذا الكربون في أشكال جزيئية مثل الكربون-ثلاثي (C3) والكربون-ثنائي (C2)، مما يجعله مختلفًا عن أي كوكب مرافق آخر معروف للأرملة السوداء رُصد حتى الآن.
عادةً ما توجد هذه الأنواع من العناصر في ذيول المذنبات، أو في ألسنة اللهب الحقيقية هنا على الأرض. يُعدّ وجودها في الغلاف الجوي للكواكب، وخاصةً بكميات كبيرة، أمرًا جديدًا على العلم.
من الأمور المثيرة للاهتمام أيضًا في الغلاف الجوي للكوكب اختلاف جانبيه الليلي والنهاري. ففي الجانب النهاري، الذي يواجه النجم النابض باستمرار نظرًا لحالة الكوكب المقفلة مديًا، قد تتجاوز درجات الحرارة 2000 درجة مئوية، وتظهر عليه آثار كيميائية واضحة للغاية. أما في الجانب الليلي، فلم تظهر أي آثار تقريبًا، مما يشير إلى أن هذا الجانب مغطى بالسخام أو ما شابه، ولكنه لا يحمل أي آثار واضحة.
لتقديم دليل إضافي على غرابة الغلاف الجوي لهذا الكوكب، حسب الباحثون نسبة الكربون إلى الأكسجين، وكذلك نسبة الكربون إلى النيتروجين. كانت نسبة الكربون إلى الأكسجين أكثر من 100، بينما تجاوزت نسبة الكربون إلى النيتروجين 10,000. للمقارنة، على الأرض، تبلغ نسبة الكربون إلى الأكسجين 010، ونسبة الكربون إلى النيتروجين 40. هناك بالتأكيد الكثير من الكربون على هذا الكوكب.
لغز فيما يتعلق بنظرية تشكل الكواكب
وهذا لا يتوافق مع نماذج العلماء حول كيفية تشكل الكوكب. كجزء من عملية "الأرملة السوداء"، لا بد أن الطبقات الخارجية للكوكب قد امتصها النجم المرافق أو احترقت بفعل إشعاعه. ويظل وجود غلاف جوي غني بالكربون لغزًا محيرًا. هناك عمليات قد تُنشئ غلافًا جويًا كهذا، مثل اندماج قزم أبيض بين "نجمين كربونيين"، ولكن حتى هذا لا يُفسر كيف ارتفعت نسبة الكربون إلى الأكسجين إلى هذا الحد.
ومع ذلك، تتوافق جوانب أخرى من الكوكب مع النظرية العامة. تتوقع نماذج الدوران أن الكواكب سريعة الدوران، مثل PSR J2322-2650b، ستتمتع برياح غربية قوية، وهي تختلف عن الرياح الشرقية التي عادةً ما توجد على كواكب المشتري الحارة المقيدة مديًا. تُظهر بيانات تلسكوب ويب أن الجزء الأكثر سخونة من الكوكب يقع على بُعد حوالي 12 درجة غرب المركز، وهو أول دليل رصدي على ظاهرة الرياح الغربية هذه.
