قام تلسكوب جيمس ويب الفضائي بتصوير الكوكب الأقل كتلة خارج المجموعة الشمسية بشكل مباشر حتى الآن خارج النظام الشمسي. كما أن الكوكب هو الأقرب إلى نجمه بحيث يمكن ملاحظته مباشرة بواسطة التلسكوب الفضائي الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار.
كانت الصور عبارة عن “سباق مع الزمن” مع الكوكب خارج المجموعة الشمسية، أو “الكوكب الخارجي”، على وشك الاختفاء خلف الضوء الساطع لنجمه الأم، ربما لمدة عقد من الزمن.
الكوكب AF Leporis b (AF Lep b) ليس غريبًا على السجلات. وفي عام 2023، أصبح هذا الكوكب خارج المجموعة الشمسية، أو “الكوكب الخارجي”، الكوكب الأقل كتلة خارج المجموعة الشمسية الذي يتم اكتشافه عن طريق المراقبة المباشرة. وأصبح بعد ذلك العالم الأقل كتلة، والذي تقاس كتلته عن طريق “القياس الفلكي”، وهي تقنية تراقب حركة النجم على مدى سنوات عديدة لتحديد “التذبذبات” الناجمة عن سحب الجاذبية لكوكب في مداره.
AF Lep b هو كوكب خارجي شاب يقدر عمره بـ 23 مليون سنة فقط. إذا كان هذا يبدو قديمًا، فاعلم أن عمر الأرض يقدر بـ 4.6 مليار سنة. تبلغ كتلة AF Lep حوالي 3.2 مرة كتلة كوكب المشتري وعرضه حوالي 1.2 مرة كتلة الغاز العملاق في النظام الشمسي.
وقال كايل فرانسون، الباحث في جامعة تكساس في أوستن: “إن AF Lep b وصل إلى حد الاكتشاف. وعلى الرغم من أنه حساس للغاية، إلا أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي أصغر من أكبر التلسكوبات الأرضية لدينا”. قال في بيان. “ونحن نلاحظ عند أطوال موجية أطول، وهو ما له تأثير في جعل الأشياء تبدو أكثر غموضًا. ويصبح من الصعب فصل مصدر عن الآخر عندما تبدو قريبة جدًا من بعضها البعض.”
متعلق ب: يجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن الكوكب الخارجي “Puffball” غير متوازن بشكل خاص
ومع ذلك، نظرًا لأنه يبعد 88 سنة ضوئية عن الأرض، لا يزال AF Lep b يظهر لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) كنقطة بسيطة. لحسن الحظ، يمكن لعلماء الفلك أن يتعلموا الكثير من هذه “النقطة”.
يراعة على منارة
منذ اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية في تسعينيات القرن الماضي، تم إثراء كتالوج الكواكب الخارجية بأكثر من 6000 مدخل، ولا يزال يتعين تأكيد آلاف أخرى. ومع ذلك، لم يتم تصوير سوى عدد قليل جدًا منهم بشكل مباشر.
يتم اكتشاف معظم الكواكب الخارجية من خلال تأثيرها على نجمها المضيف، إما عندما تحجب الضوء أثناء مرورها عبر وجه نجمها، أو من خلال قوى الجاذبية التي تمارسها على ذلك النجم.
وبالفعل، عند النظر إليها من على بعد عدة سنوات ضوئية، يصبح الفصل الزاوي بين الكواكب الخارجية والنجوم المضيفة لها صغيرًا جدًا، مما يجعل من الصعب تمييزها ويطغى عليها ضوء نجومها. يمكن أن نتخيل أنك تقف على سطح سفينة بعيدة عن الشاطئ وتحاول رؤية ضوء يراعة تستقر على مصباح منارة مشتعل.
يتمتع تلسكوب جيمس ويب الفضائي بميزة مراقبة الكواكب الخارجية حول نجومها، باستخدام أداة تسمى كوروناغراف. وهذا يحجب ضوء النجم بحيث يمكن مراقبة الكواكب التي تدور حوله بسهولة أكبر. ويُعد AF Lep b مرشحًا جيدًا لمثل هذه المراقبة، نظرًا لأنه كوكب صغير جدًا، فإن “توهج اليراع” الخاص به قوي.
أراد الفريق معرفة المزيد عن الغلاف الجوي لهذا الكوكب الخارجي لأن عوالم مثل AF Lep b ذات كتل مماثلة لتلك الموجودة في عمالقة الغاز في النظام الشمسي نادرة. ولكن لتحقيق ذلك، كان على الفريق أن يتصرف بسرعة.
وينشأ هذا السباق مع الزمن بالنسبة لهؤلاء الفلكيين لأن العملاق الغازي البعيد يبعد حاليا نحو ثمانية أضعاف المسافة بين الأرض والشمس عن نجمه، لكن مداره يقترب من النجم من وجهة نظرنا.
عند المسافة الحالية من نجمه، يحجب الكوروناغراف 90% من ضوء AF Lep، ولكن مع اقتراب الكوكب من نجمه، سيتم حجب المزيد والمزيد حتى لا يتمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من رؤية الكوكب، حتى مع ذلك. أداة.
كان بإمكان الفريق انتظار ظهور AF Lep b على الجانب الآخر من النجم، ولكن مع مدار الأرض الذي يبلغ 25 عامًا، قد يستغرق الأمر أكثر من عقد من الزمن قبل أن يصبح ذلك ممكنًا.
قال أحد أعضاء الفريق وعالم فلك من جامعة تكساس: “تقول الحكمة التقليدية أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي أكثر حساسية للكواكب منخفضة الكتلة في مدارات واسعة من المنشآت الأرضية، ولكن قبل إطلاقه لم يكن من الواضح ما إذا كان سيكون قادرًا على المنافسة في مسافات صغيرة”. قال بريندان بولر في البيان. “نحن حقًا ندفع الأجهزة إلى أقصى حدودها هنا.”
اكتشف الفريق من خلال ملاحظاتهم أن AF Lep b يتمتع بغلاف جوي نشط للغاية، حيث تخلط تيارات الحمل الحراري العناصر بين مستوياته السفلية والعلوية. اكتشف الفريق أيضًا كمية أكبر بكثير من أول أكسيد الكربون مما كان متوقعًا حول AF Lep b. ويفترضون أن التيارات الصاعدة القوية ستكون الطريقة الوحيدة لجلب هذا الغاز إلى الغلاف الجوي العلوي للكوكب.
كان من المثير للفريق معرفة المزيد عن هذا الكوكب الخارجي، ولكن ربما الأمر الأكثر إثارة هو أن هذه الملاحظات كانت ممكنة. يعد هذا البحث دليلًا آخر على أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي يتجاوز التوقعات.
واختتم بولر قائلاً: “بشكل عام، تم جمع هذه البيانات خلال السنة الثانية من تشغيل تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. “الأمر لا يتعلق فقط بالكواكب التي نعرفها الآن، بل يتعلق أيضًا بالكواكب التي نعرفها اليوم. [will] ليتم اكتشافها قريبا. وهذا ينذر ببعض الأعمال المثيرة التي سنراها في السنوات القادمة.
“هناك الكثير في المستقبل.”
يتم نشر بحث الفريق في مجلة الفيزياء الفلكية.
