علماء الفلك يحدقون في الغلاف الجوي لكوكب خارجي نادر لا ينبغي أن يكون موجودًا

انطباع الفنان عن كوكب خارج المجموعة الشمسية LTT 9779b ونجمه. (إيثين شميدت ، جامعة كانساس)

كان اكتشاف الكوكب الخارجي الاستثنائي LTT 9779b أولًاأعلن قبل شهر. على بعد 260 سنة ضوئية فقط ، تم ربط الكوكب على الفور كمرشح ممتاز لمتابعة دراسة غلافه الجوي الغريب. لكن اتضح أننا لم نضطر إلى الانتظار طويلاً لمعرفة المزيد.

LTT 9779b أكبر بقليل من نبتون ، يدور حول نجم شبيه بالشمس - طبيعي إلى حد ما حتى الآن. لكن هناك شيئان غريبان حقًا. إنه قريب جدًا من نجمه ، يدور الكوكب مرة كل 19 ساعة ؛ وعلى الرغم من الحرارة الحارقة التي يجب أن يتعرض لها عند هذا القرب ، لا يزال LTT 9779b يتمتع بجو كبير.

تم جمع ملاحظات الأشعة تحت الحمراء بواسطةتلسكوب سبيتزر الفضائي المتقاعد الآنشملت النجم المضيف للكوكب ، وقد حلل علماء الفلك الآن هذه البيانات ، ونشروا نتائجهم في دراستين.

في ال الورقة الأولى ، قام فريق بقيادة عالم الفلك إيان كروسفيلد من جامعة كانساس بوصف درجة حرارة LTT 9779b.

في ال الورقة الثانية ، قام فريق بقيادة عالمة الفلك ديانا دراغومير من جامعة نيو مكسيكو بتمييز الغلاف الجوي للكوكب الخارجي.

لأول مرة ، قمنا بقياس الضوء القادم من هذا الكوكب الذي لا ينبغي أن يكون موجودًا ، قال كروسفيلد .

يتعرض هذا الكوكب للإشعاع بشكل مكثف من نجمه لدرجة أن درجة حرارته تزيد عن 3000 درجة فهرنهايت [1650 درجة مئوية] ويمكن أن يكون غلافه الجوي قد تبخر تمامًا. ومع ذلك ، تُظهر لنا ملاحظات سبيتزر غلافه الجوي عبر ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي ينبعث منه الكوكب.

منحنى طور كوكب خارج المجموعة الشمسية. ( هذه )

درس هو وفريقه منحنى طور كوكب خارج المجموعة الشمسية في ضوء الأشعة تحت الحمراء. وإليك ما يعنيه ذلك: نظرًا لأن الطاقة الحرارية تنبعث من الأشعة تحت الحمراء ، فإن الضوء بهذا الطول الموجي يمكن أن يخبرنا بدرجة حرارة الأجسام الكونية التي تبعد عدة سنوات ضوئية.

يتم توجيه النظام بطريقة يمر بها الكوكب بيننا وبين النجم ، مما يمنحنا مناظر واسعة النطاق ليلا ونهار الكوكب. وبالتالي ، لحساب درجة حرارة الكوكب خارج المجموعة الشمسية ، يمكن لعلماء الفلك استخدام الضوء المتغير للنظام العام كما يدور LTT 9779b.

ومن المثير للاهتمام ، أن أكثر الأوقات حرارة في اليوم بالنسبة لـ LTT 9779b هي مجرد دوي في الظهيرة ، عندما تكون شمسها في السماء مباشرة. أكثر الأوقات حرارة على الأرض هي في الواقع ساعات قليلة بعد الظهيرة ، لأن الحرارة تدخل الغلاف الجوي للأرض أسرع من إشعاعها مرة أخرى في الفضاء.

وهذا بدوره يسمح ببعض التخمينات المتعلمة حول جو LTT 9779b.

'الكوكب أكثر برودة بكثير مما توقعنا ، مما يشير إلى أنه يعكس بعيدًا الكثير من ضوء النجوم الساقط الذي يضربه ، ويفترض أن ذلك يرجع إلى الغيوم الجانبية ،' قال عالم الفلك نيكولاس كوان من معهد أبحاث الكواكب الخارجية (iREx) وجامعة ماكجيل في كندا.

لا ينقل الكوكب أيضًا الكثير من الحرارة إلى جانبه الليلي ، لكننا نعتقد أننا نفهم أن: من المحتمل أن يمتص ضوء النجوم الذي يُمتص عالياً في الغلاف الجوي ، حيث يتم إشعاع الطاقة بسرعة إلى الفضاء.

لمزيد من التحقيق في الغلاف الجوي لـ LTT 9779b ، ركزت دراغومير وزملاؤها على الكسوف الثانوي ، عندما يمر الكوكب خلف النجم. ينتج عن هذا تعتيم خافت لضوء النظام مما يحدث عندما يمر الكوكب أمام النجم - المعروف باسم العبور - ولكن هذا التعتيم الخافت يمكن أن يساعدنا في فهم البنية الحرارية للغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية.

'نبتون الحارة نادرة ، وواحدة في بيئة قاسية مثل هذه يصعب تفسيرها لأن كتلتها ليست كبيرة بما يكفي للاحتفاظ بالغلاف الجوي لفترة طويلة جدًا ،' قال دراغومير .

إذن كيف نجح الأمر؟ لقد جعلنا LTT 9779b نخدش رؤوسنا ، لكن حقيقة أن له غلافًا جويًا يعطينا طريقة نادرة لاستكشاف هذا النوع من الكواكب ، لذلك قررنا فحصه باستخدام تلسكوب آخر.

قام الباحثون بدمج بيانات الكسوف الثانوي لسبيتزر مع بيانات من تلسكوب ناسا الفضائي لصيد الكواكب الخارجية TESS. سمح لهم ذلك بالحصول على طيف انبعاث من الغلاف الجوي LTT 9779b ؛ أي الأطوال الموجية للضوء تمتصها وتضخمها بواسطة العناصر الموجودة فيها. ووجدوا أن بعض الأطوال الموجية تمتصها الجزيئات - ربما أول أكسيد الكربون.

هذا ليس غير متوقع لمثل هذا الكوكب الساخن. تم اكتشاف أول أكسيد الكربون في كواكب المشترى الساخنة - عمالقة الغاز التي تدور أيضًا حول نجومها على مقربة شديدة الاشتعال. لكن عمالقة الغاز أكبر كتلة من نبتون الساخنة ، وتستخدم جاذبيتها الأعلى بكثير للاحتفاظ بغلافها الجوي. كان يعتقد أن الكواكب بحجم نبتون لا ينبغي أن تكون ضخمة بما يكفي للقيام بذلك.

يمكن أن يساعدنا العثور على أول أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لنبتون ساخن على فهم كيفية تشكل هذا الكوكب ، ولماذا لا يزال غلافه الجوي.

لذلك ، بينما نعرف المزيد عن LTT 9779b أكثر مما نعرفه ، لا يزال هناك عمل يتعين القيام به. يمكن أن تساعدنا الملاحظات المستقبلية في الإجابة على هذه الأسئلة وغيرها ، مثل ما الذي يتكون منه الغلاف الجوي ، وهل بدأ الكوكب الخارجي أكبر بكثير ، وهو حاليًا في طور الانكماش السريع.

ستمنحنا مثل هذه الأبحاث مجموعة أدوات وخبرة ممتازة لاستكشاف أجواء العوالم التي يحتمل أن تكون صالحة للسكنى أيضًا.

'إذا كان أي شخص سيصدق ما يقوله علماء الفلك حول العثور على علامات الحياة أو الأكسجين في عوالم أخرى ، فسيتعين علينا أن نظهر أنه يمكننا فعل ذلك بشكل صحيح على الأشياء السهلة أولاً ،' قال كروسفيلد .

وبهذا المعنى ، فإن هذه الكواكب الأكبر والأكثر سخونة مثل LTT 9779b تعمل كعجلات تدريب وتظهر أننا نعرف بالفعل ما نقوم به ويمكننا أن نحصل على كل شيء بشكل صحيح.

تم نشر الورقتين في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية ، هنا و هنا .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.