اكتشف جيمس ويب أقوى دليل حتى الآن على وجود غلاف جوي على كوكب صخري خارج المجموعة الشمسية

صخري شديد الحرارة كوكب خارجي قد يكون مغلفًا بغلاف جوي كثيف، مما يتحدى التوقعات حول ما يمكن أن تتحمله الكواكب الصغيرة.

العلماء الذين يعملون مع ناسا‘s تلسكوب جيمس ويب الفضائي لقد عثروا على أوضح دليل حتى الآن على أن كوكبًا صخريًا خارج نظامنا الشمسي له غلاف جوي.

تشير البيانات الواردة من الأرض الفائقة الحرارة TOI-561 b إلى أن الكوكب من المحتمل أن يكون مغلفًا بطبقة كثيفة من الغاز تقع فوق محيط من الصخور المنصهرة على مستوى الكوكب.

في دراسة نشرت في 11 ديسمبر في ال رسائل مجلة الفيزياء الفلكيةأفاد فريق البحث أن هذا الغلاف الجوي يمكن أن يفسر سبب انخفاض كثافة الكوكب بشكل غير عادي. تثير النتائج أيضًا تساؤلات حول الفكرة السائدة منذ فترة طويلة والتي تقول إن الكواكب الصغيرة نسبيًا التي تدور بالقرب من نجومها غير قادرة على الاحتفاظ بغلاف جوي.

يبلغ نصف قطر TOI-561 b حوالي 1.4 مرة نصف قطر الأرض ويكمل مداره في أقل من 11 ساعة، مما يضعه ضمن مجموعة نادرة تعرف باسم الكواكب الخارجية ذات الفترة القصيرة جدًا.

نجمه الأم أصغر قليلاً وأكثر برودة من الشمس، ومع ذلك فإن الكوكب يدور حوله على مسافة قريبة للغاية تقل عن مليون ميل، أي ما يقرب من أربعين المسافة بين عطارد والشمس. عند هذا القرب، من المتوقع أن يكون TOI-561 b مغلقًا مديًا، حيث يواجه جانب واحد النجم بشكل دائم. يؤدي التعرض المستمر إلى ارتفاع درجات الحرارة على جانب النهار إلى ما هو أبعد من النقطة التي تذوب عندها الصخور النموذجية.

أدلة من الحرارة والضوء

المؤلف المشارك الدكتور أنجالي بيتي، من جامعة برمنجهامقال: “نحن بحاجة حقًا إلى جو كثيف ومتطاير لشرح جميع الملاحظات. فالرياح القوية من شأنها أن تبرد الجانب النهاري عن طريق نقل الحرارة إلى الجانب الليلي.

“الغازات مثل بخار الماء سوف تمتص بعض الأطوال الموجية من الأشعة تحت الحمراء القريبة المنبعثة من السطح قبل أن تصل إلى الغلاف الجوي. سيبدو الكوكب أكثر برودة لأن التلسكوب يكتشف كمية أقل من الضوء، ولكن من الممكن أيضًا أن تكون هناك سحب سيليكات لامعة تعمل على تبريد الغلاف الجوي عن طريق عكس ضوء النجوم.”

أحد التفسيرات التي أخذها الفريق في الاعتبار لانخفاض كثافة الكوكب هو أنه يمكن أن يحتوي على نواة حديدية صغيرة نسبيًا وغطاء مصنوع من الصخور التي ليست بكثافة الصخور الموجودة داخل الأرض.

وقالت المؤلفة الرئيسية جوانا تيسكي، العالمة في مختبر كارنيجي لعلوم الأرض والكواكب: “إن ما يميز هذا الكوكب حقًا هو كثافته المنخفضة بشكل غير طبيعي. فهو أقل كثافة مما كنت تتوقعه إذا كان تركيبه مشابهًا للأرض”.

“يتميز TOI-561 b بين الكواكب ذات الفترة القصيرة جدًا لأنه يدور حول نجم قديم جدًا فقير بالحديد – ضعف عمر شمسنا – في منطقة من درب التبانة المعروف باسم القرص السميك. لا بد أنها تشكلت في بيئة كيميائية مختلفة تمامًا عن الكواكب الموجودة في نظامنا الشمسي.

يمكن أن يكون تكوين الكوكب ممثلاً للكواكب التي تشكلت عندما كان الكون صغيرًا نسبيًا.

اختبار فرضية الغلاف الجوي

ويشتبه الفريق أيضًا في أن TOI-561 b قد يكون محاطًا بغلاف جوي سميك يجعله يبدو أكبر مما هو عليه بالفعل. على الرغم من أنه من غير المتوقع أن يكون لدى الكواكب الصغيرة التي أمضت مليارات السنين وهي تحترق في الإشعاع النجمي المشتعل، غلاف جوي، إلا أن بعضها يظهر دلائل على أنها ليست مجرد صخور أو حمم بركانية.

باستخدام NIRSpec (مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة) من Webb لقياس درجة حرارة النهار للكوكب بناءً على سطوع الأشعة تحت الحمراء القريبة، اختبر الباحثون الفرضية القائلة بأن TOI-561 b له غلاف جوي. تتضمن هذه التقنية قياس الانخفاض في سطوع نظام النجم والكوكب أثناء تحرك الكوكب خلف النجم. إنه مثل ذلك المستخدم للبحث عن الأجواء في نظام TRAPPIST-1 وفي العوالم الصخرية الأخرى.

إذا كان TOI-561 b عبارة عن صخرة عارية لا يوجد بها غلاف جوي لحمل الحرارة إلى الجانب الليلي، فيجب أن تقترب درجة حرارته أثناء النهار من 4900 درجة. فهرنهايت (2700 درجة مئوية). لكن ملاحظات NIRSpec تظهر أن الجانب النهاري للكوكب يبدو أقرب إلى 3200 درجة فهرنهايت (1800 درجة مئوية)، وهي لا تزال ساخنة للغاية، ولكنها أكثر برودة بكثير من المتوقع.

ولشرح النتائج، نظر الفريق في بعض السيناريوهات المختلفة. يمكن لمحيط الصهارة أن ينشر بعض الحرارة، ولكن بدون غلاف جوي، سيكون الجانب الليلي صلبًا، مما يحد من التدفق بعيدًا عن الجانب النهاري. من الممكن أيضًا وجود طبقة رقيقة من البخار الصخري على سطح محيط الصهارة، ولكن من تلقاء نفسها سيكون لها تأثير تبريد أقل بكثير مما لوحظ.

توازن دقيق بين الصهارة والغاز

وبينما تقدم عمليات رصد ويب أدلة دامغة على وجود مثل هذا الغلاف الجوي، يظل السؤال قائمًا: كيف يمكن لكوكب صغير معرض لمثل هذا الإشعاع المكثف أن يحتفظ بأي غلاف جوي على الإطلاق، ناهيك عن غلاف جوي كبير جدًا؟

قال المؤلف المشارك تيم ليشتنبرغ من جامعة جرونينجن بهولندا: “نعتقد أن هناك توازنًا بين محيط الصهارة والغلاف الجوي. فبينما تخرج الغازات من الكوكب لتغذية الغلاف الجوي، فإن محيط الصهارة يمتصها مرة أخرى إلى الداخل. يجب أن يكون هذا الكوكب أكثر ثراءً بكثير من المواد المتطايرة من الأرض لتفسير الملاحظات. إنها حقًا مثل كرة الحمم البركانية الرطبة”.

هذه هي النتائج الأولى من برنامج ويب للمراقبين العامين 3860، والذي تضمن مراقبة النظام بشكل مستمر لأكثر من 37 ساعة بينما أكمل TOI-561 b ما يقرب من أربع مدارات كاملة حول النجم. يقوم الفريق بتحليل مجموعة البيانات الكاملة لرسم خريطة لدرجة الحرارة في جميع أنحاء الكوكب وتضييق نطاق تكوين الغلاف الجوي.

المرجع: “الغلاف الجوي السميك المتطاير على الأرض الفائقة الحرارة TOI-561 b” بقلم جوانا ك. تيسكي، ونيكول إل. والاك، وأنجالي أ.أ. بيت، وليزا دانغ، وتيم ليشتنبرغ، وميخايلو بلوتنيكوف، وريموند بييرهامبرت، وإيما بوستوليك، وصامويل باوتشر، وأليكس ماغينتي، وبو بنغ، وديانا فالنسيا، ومارك هاموند، 11 ديسمبر/كانون الأول 2025, رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/ae0a4c

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.