كيف تتشكل الكواكب الخارجية العملاقة؟ يجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي دليلاً

باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، قام علماء الفلك بالتحقيق في كوكب غريب يمكن أن يساعد في تحديد الخط الفاصل بين الكواكب والنجوم.

الغريب كوكب خارجي هو 29 Cygni b، وهو عملاق غازي تبلغ كتلته حوالي 15 مرة كتلة كوكب المشتري هذا يكمن 133 سنة ضوئية بعيدا عن الأرض.

يُعتقد أن معظم الكواكب تتشكل من خلال عملية “من الأسفل إلى الأعلى” التي تشهد تجمع كتل صغيرة من الصخور والجليد معًا لنمو العالم تدريجيًا. ومع ذلك، فإن العمليات من أسفل إلى أعلى تكافح من أجل تفسير تكوين الكواكب التي تصل كتلتها إلى 29 Cygni b.

يُعتقد أن مثل هذه الكواكب العملاقة تتشكل بدلاً من ذلك من خلال عملية من الأعلى إلى الأسفل، وهي الانهيار المباشر للبقع الكثيفة من الغاز والغبار في أقراص الكواكب الأولية التي تدور حول الرضع. النجوم. وهذه هي الطريقة نفسها التي تتشكل بها النجوم نفسها، من بقع كثيفة في سحب أكبر بكثير من الغاز والغبار بين النجوم.

الآن، JWST لقد جمع العديد من الأدلة التي تشير إلى أن هناك طريقة يمكن أن تتشكل بها الكواكب الضخمة مثل 29 Cygni b عبر عمليات من القاعدة إلى القمة، تمامًا مثل نظيراتها الأصغر حجمًا.

29 Cygni b يقع على الخط الفاصل لعمليات التكوين. على الرغم من أن كتلته الكبيرة تشير إلى عملية من الأعلى إلى الأسفل، إلا أن مداره الواسع – متوسط ​​المسافة من نجمه يبلغ 1.5 مليار ميل (2.4 مليار كيلومتر)، مماثل لمدار كوكبنا. أورانوس في منطقتنا النظام الشمسي – تلميحات في آلية تشكيل من أسفل إلى أعلى.

قام الفريق بتصوير 29 Cygni b مباشرة باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) التابعة لـ JWST، كجزء من برنامج سيصور أربعة كواكب خارجية، تدور جميعها حول نجومها ضمن حوالي 9.3 مليار ميل (15 مليار كيلومتر) وتتراوح كتلتها بين مرة و15 مرة من كتلة المشتري. جميع الكواكب أيضًا حديثة نسبيًا ولا تزال ساخنة منذ تكوينها، حيث تتراوح درجات الحرارة من 990 إلى 1830 درجة فهرنهايت (530 إلى 1000 درجة مئوية)، مما يعني أنه يجب أن يكون لها جميعًا كيمياء جوية مماثلة أيضًا.

بحث الباحثون عن الضوء الذي يمتصه ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون، مما سمح لهم بقياس نسب العناصر الأثقل من الهيليوم، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”، في الغلاف الجوي لـ 29 Cygni b.

وكشف هذا أن الكوكب الخارجي ليس فقط أكثر ثراءً بالمعادن بحوالي 150 مرة من الأرض، ولكنه أيضًا أكثر ثراءً بالمعادن من نجمه الأم. يشير هذا إلى أنه أثناء تشكله، جمع العملاق الغازي ثروة من كتل المواد الغنية بالمعادن من ولادته. القرص الكوكبي الأولي.

وقرر الفريق أيضًا أن اتجاه مدار 29 Cygni b يتماشى مع دوران نجمه الأم، مما يشير إلى أنه تشكل بالفعل داخل قرص كوكبي أولي.

ومع استمرار البرنامج في استكشاف الكواكب المماثلة، فإنه سيكتشف ما إذا كانت عوالم أخرى قد استحوذت بجشع على مواد غنية بالمعادن أثناء تكوينها. وهذا يمكن أن يساعد العلماء أخيرًا على فهم كيفية تشكل الكواكب الأكثر ضخامة في العالم درب التبانة ولدوا، سواء كان ذلك مثل النجوم أو مثل الكواكب الصغيرة.

تم نشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (14 أبريل) في مجلة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.