يكشف تلسكوب ويب الفضائي عن سحب جليدية غير متوقعة في عالم يشبه كوكب المشتري

كشف كوكب بعيد يشبه كوكب المشتري عن سر غير متوقع: سحب من الجليد المائي تختبئ في غلافه الجوي. يُظهر الاكتشاف الذي تم باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن هذه العوالم الغريبة أكثر تعقيدًا مما اعتقد العلماء.

حدد علماء الفلك ميزة غير متوقعة على عملاق غازي بعيد: السحب الجليدية المائية. يأتي هذا الاكتشاف من فريق بقيادة إليزابيث ماثيوز في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA)، وهو يسلط الضوء على فجوة كبيرة في كيفية قيام العلماء بنمذجة كوكب خارجي أجواء. الكوكب إبسيلون إندي أب مشابه لـ كوكب المشتريومع ذلك، يبدو الغلاف الجوي أكثر تعقيدًا مما كان متوقعًا. ويمثل نهج المراقبة المستخدم في هذه الدراسة أيضًا خطوة مهمة نحو الهدف طويل المدى المتمثل في اكتشاف ودراسة الكواكب الشبيهة بالأرض.

البحث عن الحياة خارج نظامنا الشمسي

أحد أكبر الأهداف في علم الفلك هو اكتشاف علامات الحياة على الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى. ويأمل الباحثون أن يحدث هذا خلال العقود القليلة المقبلة. وقد تم التقدم نحو تحقيق هذا الهدف على مراحل. ومن عام 1995 إلى عام 2022 تقريبًا، ركز العلماء بشكل أساسي على اكتشاف الكواكب الخارجية باستخدام تقنيات غير مباشرة. كشفت هذه الطرق عن خصائص رئيسية مثل الكتلة والحجم، وفي بعض الأحيان كليهما.

إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في عام 2022 كان بمثابة بداية مرحلة جديدة. يستطيع علماء الفلك الآن دراسة الغلاف الجوي للعديد من الكواكب الخارجية بالتفصيل، والحصول على نظرة ثاقبة حول تكوينها وبنيتها. ومع ذلك، لا يزال هذا المستوى من التحليل بعيدًا عن البحث المباشر عن الحياة، والذي من المحتمل أن يتطلب تلسكوبات مستقبلية أكثر تقدمًا.

تستكشف الدراسة الجديدة بعضًا من هذه التقنيات الأكثر تقدمًا، ولكن ليس بعد بالنسبة للكواكب الشبيهة بالأرض. توضح إليزابيث ماثيوز (معهد ماكس بلانك لعلم الفلك)، المؤلفة الرئيسية للدراسة: “أخيرًا يسمح لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي بدراسة الكواكب التناظرية في النظام الشمسي بالتفصيل. إذا كنا كائنات فضائية، على بعد عدة سنوات ضوئية، وننظر إلى الشمس، فإن تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو أول تلسكوب يسمح لنا بدراسة كوكب المشتري بالتفصيل. لكن لدراسة الأرض بالتفصيل، سنحتاج إلى تلسكوبات أكثر تقدمًا”.

لماذا يصعب ملاحظة عوالم كوكب المشتري؟

على الرغم من قدرات تلسكوب جيمس ويب الفضائي، إلا أن دراسة الكواكب المشابهة لكوكب المشتري كانت صعبة. معظم الكواكب الغازية العملاقة التي تم رصدها حتى الآن هي أكثر سخونة من كوكب المشتري. وذلك لأن التقنية الأكثر شيوعًا لتحليل أجواء الكواكب الخارجية تتطلب مرور الكوكب أمام نجمه كما يُرى من الأرض. من المرجح أن تصطف الكواكب التي تدور بالقرب من نجومها بهذه الطريقة، لكنها أيضًا أكثر سخونة بشكل ملحوظ.

للتغلب على هذا القيد، استخدمت ماثيوز وفريقها طريقة مختلفة. يقدم عملهم واحدة من أقرب النظرات حتى الآن إلى نظير حقيقي لكوكب المشتري، وقد كشف عن نتيجة مفاجئة.

باستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة الخاصة بـ JWST ميريقام الباحثون بتصوير Epsilon Indi Ab مباشرةً. وتشير التسمية إلى أنه أول كوكب يتم اكتشافه يدور حول النجم إبسيلون إندي أ في كوكبة السند (في السماء الجنوبية). يقول بهافيش راجبوت، طالب دكتوراه في MPIA والذي ساهم في الدراسة: “هذا الكوكب لديه كتلة أكبر بكثير من كوكب المشتري – الدراسة الجديدة تحدد كتلته عند 7.6 كتلة المشتري – ولكن القطر هو نفسه تقريبًا لقطر ابن عمه في النظام الشمسي”.

عملاق بارد مع الحرارة المتبقية

يدور إبسيلون إندي آب حول نجمه على بعد حوالي أربع مرات من كوكب المشتري من الشمس. نجمه المضيف أصغر قليلا وأكثر برودة من الشمس، مما يبقي درجة حرارة الكوكب منخفضة نسبيا. وتقدر درجة حرارة سطحه بما بين 200 و300 كلفن (بين -70 و+20 درجة). مئوية).

ولا يزال الكوكب أكثر دفئا من كوكب المشتري الذي تبلغ درجة حرارته حوالي 140 كلفن، لأنه يحتفظ بالحرارة منذ تكوينه. وعلى مدى مليارات السنين، من المتوقع أن يبرد ويصبح في النهاية أكثر برودة من كوكب المشتري.

ولرصد الكوكب، استخدم علماء الفلك الإكليل الموجود على أداة MIRI لحجب الضوء الساطع الصادر عن النجم المضيف. وقد سمح لهم ذلك باكتشاف الضوء الخافت القادم من الكوكب. التقطوا الصور باستخدام مرشح يبلغ طوله 11.3 ميكرومتر، والذي يقع خارج الطول الموجي المرتبط بجزيئات الأمونيا NH₃. ومن خلال مقارنة هذه الملاحظات مع البيانات السابقة المأخوذة عند 10.6 ميكرومتر في عام 2024، تمكن الفريق من تقدير كمية الأمونيا في الغلاف الجوي. (بالمناسبة، تم تصنيع كل من عجلات الفلتر الميكانيكية التي تضع الكوروناغراف والفلتر أمام كاميرا MIRI في MPIA، وهي إحدى المساهمات الألمانية في تلسكوب جيمس ويب الفضائي.)

تشير الأمونيا المفقودة إلى السحب الجليدية

في الغلاف الجوي لكوكب المشتري، يهيمن غاز الأمونيا وسحب الأمونيا على الطبقات العليا المرئية. وبناءً على خصائصه، كان من المتوقع أن يحتوي إبسيلون إندي آب على كميات كبيرة من غاز الأمونيا، ولكن ليس سحب الأمونيا. وبدلا من ذلك، أظهرت الملاحظات كمية أقل من الأمونيا عما كان متوقعا.

التفسير الأكثر ترجيحًا هو وجود سحب كثيفة ولكن غير مستوية من الجليد المائي، تشبه السحب الرقيقة الموجودة في أعالي الغلاف الجوي للأرض – وهو تعقيد غير متوقع!

ويفسر علماء الفلك هذه الملاحظات من خلال مقارنتها بالمحاكاة الحاسوبية للأجواء الجوية للكواكب. ومع ذلك، فإن العديد من النماذج الحالية لا تتضمن السحب بسبب صعوبة محاكاتها. يوضح هذا الاكتشاف أن هذه النماذج بحاجة إلى تحسين. يقول جيمس مانج (جامعة تكساس في أوستن)، وهو مؤلف مشارك في الدراسة: “إنها مشكلة كبيرة، وهي تشير إلى التقدم الهائل الذي نحرزه بفضل تلسكوب جيمس ويب الفضائي. ما كان يبدو مستحيلًا اكتشافه أصبح الآن في متناول اليد، مما يسمح لنا بسبر بنية هذه الأغلفة الجوية، بما في ذلك وجود السحب. وهذا يكشف عن طبقات جديدة من التعقيد التي بدأت نماذجنا الآن في التقاطها، ويفتح الباب لتوصيف أكثر تفصيلاً لهذه العوالم الباردة والبعيدة”.

التلسكوبات المستقبلية والطريق إلى الكواكب الشبيهة بالأرض

يمكن للبعثات القادمة أن توفر ملاحظات أكثر وضوحًا لهذه السحب. ناسانانسي جريس التلسكوب الفضائي الروماني، حيث تعد MPIA شريكًا، ومن المقرر إطلاقها في الفترة 2026-2027 ومن المتوقع أن تكون مناسبة تمامًا لاكتشاف السحب الجليدية المائية العاكسة.

وفي الوقت نفسه، تتقدم ماثيوز وفريقها بطلب للحصول على وقت إضافي لمراقبة تلسكوب جيمس ويب الفضائي لدراسة المزيد من الكواكب الباردة الشبيهة بالمشتري. وبينما يقوم علماء الفلك بتحسين تقنياتهم، فإنهم يقومون ببناء الأساس لدراسة عوالم شبيهة بالأرض في المستقبل والبحث في نهاية المطاف عن علامات الحياة خارج نظامنا الشمسي.

المرجع: “زيارة ثانية إلى Eps Ind Ab باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي: القياس الضوئي الجديد يؤكد وجود الأمونيا ويقترح وجود سحب كثيفة في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية لأقرب كوكب مشتري كبير” بقلم إليزابيث سي. ماثيوز، وجيمس مانج، وآرين إل. كارتر، وماثليد مالين، وكارولين في. مورلي، وبهافيش راجبوت، وليندرت أ. بوجارد، وجينيفر أ. بيرت، إيان جي إم كروسفيلد، فابو فنغ، آن ماري لاغرانج ومارك دبليو فيليبس، 22 أبريل 2026، ال رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/ae5823

الباحثون المشاركون في MPIA هم إليزابيث ماثيوز وبافيش راجبوت، بالتعاون مع جيمس مانج وكارولين مورلي (جامعة تكساس في أوستن)، وأرين كارتر وماتيلد مالين (جامعة تكساس في أوستن).معهد علوم التلسكوب الفضائي)، وغيرها.

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