أعطى تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) للعلماء أول نظرة تفصيلية لظاهرة غير عادية على الكوكب البعيد خارج المجموعة الشمسية WASP-121b، المعروف باسم Tylos. وتبين أن “كوكب المشتري الحار” هذا يمتلك ذيلين طويلين من الهيليوم، الأمر الذي حير العلماء إلى حد ما بشأن مسألة العمليات الفيزيائية التي تشكل الغلاف الجوي للكوكب. ونشرت نتائج الدراسة في اتصالات الطبيعة.

ذيول غير عادية فاجأت علماء الفلك

يقع WASP-121b على بعد حوالي 858 سنة ضوئية. وهو عملاق غازي ضخم يدور حول نجمه خلال 30 ساعة فقط. عند هذا القرب، يؤدي الإشعاع الصادر عن النجم الأم إلى تسخين الغلاف الجوي للكوكب إلى 2300 درجة مئوية. وتحت تأثير هذه الحرارة، تهرب العناصر الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم تدريجيًا إلى الفضاء. وتسمى هذه العملية بالتسرب الجوي، يمكن أن يستمر لملايين السنين ويغير تدريجيًا كتلة الكوكب وتكوينه وبنيته.

في السابق، تم تسجيل ملاحظات التسرب فقط أثناء العبور، عندما مر الكوكب أمام النجم. الآن، أصبح تلسكوب جيمس ويب الفضائي من الممكن مراقبة العملية بشكل مستمر طوال الدورة الكاملة لتايلوس، وهو ما كان إنجازًا فريدًا للعلماء.

وقال قائد الدراسة رومان ألارد من جامعة مونتريال: “لقد فوجئنا بشكل لا يصدق برؤية المدة التي استمر فيها تسرب الهيليوم. يُظهر هذا الاكتشاف مدى تعقيد العمليات في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية وتفاعلها مع البيئة النجمية”.

ذيل هيليوم مزدوج

أظهرت الملاحظات باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة من NIRSpec أن الغلاف الغازي للكوكب WASP-121b يمتد إلى ما هو أبعد من الكوكب. والمثير للدهشة أن الهيليوم يشكل ذيلين منفصلين. ينحرف أحدهما للخلف بفعل الإشعاع والرياح النجمية، والآخر يتبع الكوكب في مداره، ومن المحتمل أن يتم سحبه نحو النجم بفعل الجاذبية.

مجتمعة، هذه الذيول أطول بمئة مرة من عرض الكوكب وثلاثة أضعاف المسافة بين WASP-121b ونجمه. لا يستطيع العلماء حتى الآن تفسير وجود الذيل المزدوج باستخدام النماذج الموجودة.

وقال فنسنت بورييه من جامعة جنيف: “في كثير من الأحيان، تكشف الملاحظات الجديدة عن حدود نماذجنا العددية وتدفعنا إلى دراسة آليات فيزيائية جديدة. ويساعد كل اكتشاف على فهم هذه العوالم البعيدة بشكل أفضل”.

لماذا هذا مهم

الهيليوم هو مؤشر رئيسي للتسرب الجوي. وفي السابق، سجل علماء الفلك مظاهر قصيرة المدى فقط، أما الآن فقد تمكن العلماء من تتبع العملية بشكل مستمر على أكثر من نصف مدار الكوكب. وهذا يخلق الصورة الأكثر اكتمالا للتسرب الجوي حتى الآن.

وتساعد المراقبة الجديدة على فهم كيفية تفاعل الأغلفة الجوية لكواكب المشتري شديدة الحرارة مع الإشعاع الشديد للنجوم، وكيف تتشكل أغلفةها الغازية وتتطور. يسلط هذا الاكتشاف الضوء أيضًا على الدور الفريد الذي يلعبه تلسكوب جيمس ويب الفضائي في دراسة الكواكب البعيدة، مما يسمح لعلماء الفلك برؤية تفاصيل لا تستطيع الأدوات الأخرى رؤيتها.

وأضاف ألار: “لقد بدأنا للتو في اكتشاف التعقيد الحقيقي لهذه العوالم. وكل اكتشاف جديد يثير أسئلة جديدة حول فيزياء الغلاف الجوي، والتفاعلات مع الإشعاع والجاذبية، وتطور الكواكب خارج النظام الشمسي”.