انطباع الفنان عن HAT-P-11b ، وهو كوكب خارجي يدور حول نجمه المضيف على بُعد واحد على عشرين المسافة من الأرض إلى الشمس. الائتمان: دينيس باجرام / جامعة جنيف
حدد الباحثون أول توقيع لمجال مغناطيسي يحيط بكوكب خارج نظامنا الشمسي. يعمل المجال المغناطيسي للأرض كدرع ضد الجسيمات النشطة من الشمس المعروفة باسم الرياح الشمسية. يمكن للحقول المغناطيسية أن تلعب أدوارًا مماثلة على الكواكب الأخرى.
استخدم فريق دولي من علماء الفلك بيانات من تلسكوب هابل الفضائي لاكتشاف توقيع مجال مغناطيسي في كوكب خارج نظامنا الشمسي. النتيجة الموصوفة في ورقة بحثية في المجلة علم الفلك الطبيعي، هي المرة الأولى التي يتم فيها مشاهدة مثل هذه الميزة على ملف كوكب خارج المجموعة الشمسية.
يشرح المجال المغناطيسي بشكل أفضل ملاحظات منطقة ممتدة من جزيئات الكربون المشحونة التي تحيط بالكوكب وتتدفق بعيدًا عنه في ذيل طويل. تلعب المجالات المغناطيسية دورًا مهمًا في حماية الغلاف الجوي للكواكب ، لذا فإن القدرة على اكتشاف المجالات المغناطيسية للكواكب الخارجية تعد خطوة مهمة نحو فهم أفضل لما قد تبدو عليه هذه العوالم الغريبة.
استخدم الفريق هابل لمراقبة كوكب خارج المجموعة الشمسية HAT-P-11b ، أ نبتون– كوكب بحجم 123 سنة ضوئية من الأرض ، يمر مباشرة عبر وجه نجمه المضيف ست مرات فيما يعرف باسم “العبور”. تم إجراء الملاحظات في طيف الضوء فوق البنفسجي ، والذي يتجاوز ما يمكن للعين البشرية رؤيته.
اكتشف هابل أيونات الكربون – الجسيمات المشحونة التي تتفاعل مع المجالات المغناطيسية – المحيطة بالكوكب فيما يعرف باسم الغلاف المغناطيسي. الغلاف المغناطيسي هو منطقة حول جسم سماوي (مثل الأرض) يتكون من تفاعل الجسم مع الرياح الشمسية المنبعثة من النجم المضيف.
إن ملاحظات هابل لمنطقة ممتدة من جزيئات الكربون المشحونة التي تحيط بالكوكب الخارجي HAT-P-11b وتتدفق بعيدًا في ذيل طويل يمكن تفسيرها بشكل أفضل من خلال المجال المغناطيسي ، وهو أول اكتشاف من نوعه على كوكب خارج نظامنا الشمسي. يصور الكوكب على أنه دائرة صغيرة بالقرب من المركز. تملأ أيونات الكربون منطقة شاسعة. في الذيل المغناطيسي ، الذي لم يظهر إلى أقصى حد له ، تهرب الأيونات بمتوسط سرعات ملحوظة تبلغ حوالي 100000 ميل في الساعة. 1 AU يساوي المسافة بين الأرض والشمس. الائتمان: لطفي بن جافل / معهد الفيزياء الفلكية ، باريس
قالت جيلدا باليستر ، أستاذة الأبحاث المساعدة في مختبر القمر والكواكب بجامعة أريزونا وأحد المشاركين في الورقة البحثية: “هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف توقيع حقل مغناطيسي لكوكب خارج المجموعة الشمسية مباشرة على كوكب خارج نظامنا الشمسي”. المؤلفون. “يمكن للحقل المغناطيسي القوي على كوكب مثل الأرض حماية غلافه الجوي وسطحه من القصف المباشر للجزيئات النشطة التي تشكل الرياح الشمسية. تؤثر هذه العمليات بشكل كبير على تطور الحياة على كوكب مثل الأرض لأن المجال المغناطيسي يحمي الكائنات الحية من هذه الجسيمات النشطة “.
يعد اكتشاف الغلاف المغناطيسي لـ HAT-P-11b خطوة مهمة نحو فهم أفضل لإمكانية سكن كوكب خارج المجموعة الشمسية. وفقًا للباحثين ، لا تمتلك كل الكواكب والأقمار في نظامنا الشمسي مجالاتها المغناطيسية الخاصة بها ، ولا يزال الارتباط بين الحقول المغناطيسية وقابلية كوكب ما للحياة بحاجة إلى مزيد من الدراسة.
قال باليستر: “لقد أثبت HAT-P-11 b أنه هدف مثير للغاية ، لأن ملاحظات عبور الأشعة فوق البنفسجية هابل كشفت عن غلاف مغناطيسي ، يُنظر إليه على أنه مكون أيوني ممتد حول الكوكب وذيل طويل من الأيونات الهاربة” ، مضيفًا أن هذا يمكن استخدام الطريقة العامة لاكتشاف الأغلفة المغناطيسية على مجموعة متنوعة من الكواكب الخارجية ولتقييم دورها في إمكانية السكن.
ساهم باليستر ، الباحث الرئيسي في أحد برامج تلسكوب هابل الفضائي الذي لاحظ HAT-P-11b ، في اختيار هذا الهدف المحدد لدراسات الأشعة فوق البنفسجية. كان الاكتشاف الرئيسي هو مراقبة أيونات الكربون ليس فقط في المنطقة المحيطة بالكوكب ، ولكن أيضًا تمتد في ذيل طويل يتدفق بعيدًا عن الكوكب بسرعة متوسطة تبلغ 100000 ميل في الساعة. وصل الذيل إلى الفضاء لوحدة فلكية واحدة على الأقل ، وهي المسافة بين الأرض والشمس.
استخدم الباحثون بقيادة المؤلف الأول للورقة ، لطفي بن جافل من معهد الفيزياء الفلكية في باريس ، محاكاة ثلاثية الأبعاد بالكمبيوتر لنمذجة التفاعلات بين مناطق الغلاف الجوي العلوية للكوكب والمجال المغناطيسي مع الرياح الشمسية القادمة.
“تمامًا مثل تفاعل المجال المغناطيسي للأرض والبيئة الفضائية المباشرة مع الرياح الشمسية المؤثرة ، والتي تتكون من جزيئات مشحونة تسافر بسرعة 900000 ميل في الساعة ، هناك تفاعلات بين المجال المغناطيسي لـ HAT-P-11b وبيئة الفضاء المباشرة مع الرياح الشمسية القادمة من وأوضح بالستر أن نجمه المضيف ، وهذه معقدة للغاية.
الفيزياء في الغلاف المغناطيسي للأرض و HAT-P-11b هي نفسها ؛ ومع ذلك ، فإن قرب كوكب خارج المجموعة الشمسية من نجمه – فقط واحد على عشرين المسافة من الأرض إلى الشمس – يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي العلوي و “الغليان” بشكل أساسي في الفضاء ، مما يؤدي إلى تكوين الذيل المغناطيسي.
وجد الباحثون أيضًا أن فلزية الغلاف الجوي لـ HAT-P-11b – عدد العناصر الكيميائية في جسم أثقل من الهيدروجين والهيليوم – أقل من المتوقع. في نظامنا الشمسي ، كواكب الغاز الجليدية ، نبتون و أورانوس، غنية بالمعادن ولكن لها مجالات مغناطيسية ضعيفة ، بينما الكواكب الغازية الأكبر بكثير ، كوكب المشتري و زحل، لديها معادن منخفضة ومجالات مغناطيسية قوية. يقول المؤلفون إن المعادن المنخفضة في الغلاف الجوي لـ HAT-P-11b تتحدى النماذج الحالية لتشكيل الكواكب الخارجية.
قال باليستر: “على الرغم من أن كتلة HAT-P-11b تبلغ 8٪ فقط من كتلة كوكب المشتري ، إلا أننا نعتقد أن الكوكب الخارجي يشبه كوكب المشتري الصغير أكثر من كوكب نبتون”. “يشير تكوين الغلاف الجوي الذي نراه على HAT-P-11b إلى ضرورة القيام بمزيد من العمل لتحسين النظريات الحالية لكيفية تشكل بعض الكواكب الخارجية بشكل عام.”
المرجع: “بصمات مغناطيسية قوية وجو فقير بالمعادن لكوكب خارجي بحجم نبتون” بقلم لطفي بن جافيل ، جيلدا إي بالستر ، أنطونيو غارسيا مونيوز ، بانايوتيس لافاس ، ديفيد ك. سينغ ، جورج سانز-فوركادا ، أوفر كوهين ، تيفاني كاتاريا ، جريجوري دبليو هنري ، لارس بوخاف ، توماس ميكال إيفانز ، هانا ر. ويكفورد ومرسيدس لوبيز موراليس ، 16 ديسمبر 2021 ، علم الفلك الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01505-x
تلسكوب هابل الفضائي هو مشروع تعاون دولي بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية. تم إجراء الملاحظات من خلال البرامج التالية: Small HST Program # 14625 المخصص لـ HAT-P-11b (المحقق الرئيسي Gilda E. Ballester) وبرنامج الخزانة HST # 14767 المسمى PanCET: برنامج الخزانة Panchromatic المقارن خارج المجموعة الشمسية (المحققون الرئيسيون المشاركون ديفيد ك. سينغ ومرسيدس لوبيز موراليس).
تم نشر الورقة ، “توقيعات المغناطيسية القوية والجو المعدني السيئ لكوكب خارج المجموعة الشمسية بحجم نبتون” في عدد 16 ديسمبر من علم الفلك الطبيعي. المؤلفون المشاركون بالإضافة إلى Ballester و Ben-Jaffel هم أنطونيو غارسيا مونيوز ، بانايوتيس لافاس ، ديفيد ك. ويكفورد ، ومرسيدس لوبيز موراليس.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”