علماء الفلك يكتشفون سحابة غير مسبوقة على كوكب خارجي بعيد

باستخدام بيانات من تلسكوبات متعددة ، اكتشف العلماء غيومًا فوق كوكب خارجي غازي عملاق على بعد حوالي 520 سنة ضوئية من الأرض. كانت الملاحظات مفصلة للغاية لدرجة أنها حددت ارتفاع السحب وهيكل الغلاف الجوي العلوي ، بأكبر قدر من الدقة حتى الآن.

إنه عمل سيساعدنا على فهم أجواء الكواكب الخارجية بشكل أفضل – والبحث عن عوالم قد تكون لها ظروف مواتية للحياة ، أو بصمات حيوية في أطيافها. نحن نقترب أيضًا من إنشاء تقارير الطقس للعوالم الفضائية البعيدة.

الكوكب الخارجي المعني هو WASP-127b ، الذي تم اكتشافه في عام 2016. إنه وحش ساخن وبالتالي منتفخ ، يدور بالقرب من نجمه بحيث لا يتجاوز عامه 4.2 يومًا. يبلغ حجم الكوكب الخارجي 1.3 مرة حجم كوكب المشتري ، ولكن كتلة كوكب المشتري تبلغ 0.16 مرة فقط.

هذا يعني أن غلافه الجوي رقيق إلى حد ما وضعيف – وهو مثالي لمحاولة تحليل محتوياته بناءً على الضوء الذي يمر عبره من النجم المضيف للكوكب الخارجي.

للقيام بذلك ، قام فريق من الباحثين بقيادة عالم الفلك رومان ألارت من جامعة مونتريال في كندا بدمج بيانات الأشعة تحت الحمراء من تلسكوب هابل الفضائي والبيانات الضوئية من أداة ESPRESSO على التلسكوب الكبير جدًا على الأرض ، على ارتفاعات مختلفة من تلسكوب هابل الفضائي. جو WASP-127b.

“أولاً ، كما اكتشفنا من قبل في هذا النوع من الكواكب ، اكتشفنا وجود الصوديوم ، ولكن على ارتفاع أقل بكثير مما توقعنا” ، قال ألارت.

“ثانيًا ، كانت هناك إشارات قوية لبخار الماء في الأشعة تحت الحمراء ولكن لم تكن هناك إشارات في الأطوال الموجية المرئية. وهذا يعني أن بخار الماء في المستويات الأدنى محجوب بسحب معتمة على الأطوال. مرئية ولكنها شفافة في الأشعة تحت الحمراء.”

يعد تحديد تكوين الغلاف الجوي للكواكب الخارجية مهمة حساسة. هذا لأننا لا نستطيع رؤية معظم الكواكب الخارجية مباشرة ؛ نستنتج وجودهم بناءً على تأثيرهم على النجوم المضيفة. أحدهما يظلم ويضيء – مع مرور كوكب خارج المجموعة الشمسية بيننا وبين النجم ، يخفت ضوء النجم قليلاً.

إذا كان يفعل ذلك مرات كافية ، وفقًا لجدول زمني منتظم ، فهذه واحدة من العلامات المنبهة لكوكب خارجي يدور حول المجموعة الشمسية. ويمكننا استخدام هذه المعلومات بطرق أخرى أيضًا. عندما يمر ضوء النجوم عبر الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية ، يمكن امتصاص أطوال موجات الطيف بواسطة عناصر مختلفة أو بواسطة عناصر مختلفة. نسمي هذه التواقيع خطوط الامتصاص ، ويمكننا فك شفرتها لمعرفة ما يوجد في ذلك الجو.

Wasp-127b مقارنة بالنظام الشمسي. (ديفيد إرينريتش / جامعة جنيف ، رومان ألارت / جامعة مونتريال)

هذا ما فعله ألارت وفريقه ، باستخدام بيانات امتصاص عالية الدقة لتقليل ارتفاع السحب إلى طبقة سحابية منخفضة بشكل مدهش مع ضغط جوي يتراوح بين 0.3 و 0.5 ملي بار.

“نحن لا نعرف بعد تكوين الغيوم ، إلا أنها ليست مكونة من قطرات الماء كما هو الحال على الأرض” ، يقول ألارت.

“نحن أيضًا في حيرة من سبب وجود الصوديوم في مكان غير متوقع على هذا الكوكب. ستساعدنا الدراسات المستقبلية على فهم أفضل ليس فقط بنية الغلاف الجوي ، ولكن أيضًا WASP-127b ، والذي تبين أنه مكان رائع.”

كشف تحليل الفريق أيضًا عن تفاصيل حول كيفية دوران WASP-127b حول نجمه المضيف. في النظام الشمسي ، حيث يتم ترتيب الأشياء ، تدور جميع الكواكب في اتجاه دوران الشمس ، في مستوى مسطح إلى حد ما حول خط استواء الشمس. هذا يرجع إلى الطريقة التي تشكل بها النظام الشمسي ، من قرص دوامي من المواد في شمس الطفل الدوارة.

لا يدور WASP-127b فقط في الاتجاه المعاكس لدوران نجمه ، ولكن أيضًا بزاوية شديدة الانحدار ، تقريبًا حول أقطاب النجم. يُعتقد أن عمر النظام يبلغ حوالي 10 مليارات سنة ، مما يعني أن شيئًا غريبًا يحدث بالتأكيد في هذا الحي بالذات.

“مثل هذا الاصطفاف غير متوقع بالنسبة لزحل ساخن في نظام نجمي قديم ويمكن أن يكون سببه رفيق غير معروف” ، قال ألارت.

“كل هذه الخصائص الفريدة تجعل WASP-127b كوكبًا ستتم دراسته بشكل مكثف جدًا في المستقبل.”

تم نشر البحث في علم الفلك والفيزياء الفلكيةوعرضت في معرض 2021 مؤتمر Europanet العلمي.