يتم تسخين الجزء العلوي من الغلاف الجوي للكوكب إلى 2500 درجة مئوية ، وهي ساخنة بدرجة كافية لغلي بعض المعادن. الائتمان: NASA و ESA و G. Bacon (STSci)
فريق دولي من الباحثين بقيادة المركز الوطني للكفاءة في أبحاث الكواكب في جامعة برن ودرست جامعة جنيف جو فائق الحرارة كوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-121b. في ذلك ، وجدوا عددًا من المعادن الغازية. النتائج هي الخطوة التالية في البحث عن عوالم يحتمل أن تكون صالحة للسكنى.
WASP-121b هو كوكب خارج المجموعة الشمسية يقع على بعد 850 سنة ضوئية من الأرض ، ويدور حول نجمه في أقل من يومين – وهي عملية تستغرق الأرض عامًا حتى تكتمل. WASP-121b قريب جدًا من نجمه – حوالي 40 مرة أقرب من الأرض إلى الشمس. هذا القرب هو أيضًا السبب الرئيسي في ارتفاع درجة حرارته بشكل هائل من 2500 إلى 3000 درجة مئوية درجة مئوية. وهذا يجعله موضوعًا مثاليًا للدراسة لمعرفة المزيد عن العوالم شديدة الحرارة.
قام الباحثون بقيادة Jens Hoeijmakers ، المؤلف الأول للدراسة وزميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في المركز الوطني للكفاءة في أبحاث الكواكب في جامعتي برن وجنيف ، بفحص البيانات التي تم جمعها بواسطة الدقة العالية. هاربس مطياف. كانوا قادرين على إظهار أن ما لا يقل عن سبعة معادن غازية تحدث في الغلاف الجوي لـ WASP-121b. تم نشر النتائج مؤخرًا في مجلة Astronomy & Astrophysics.
يحدث الكثير بشكل غير متوقع في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية WASP-121b
تمت دراسة WASP-121b على نطاق واسع منذ اكتشافها. يوضح Jens Hoeijmakers: “أظهرت الدراسات السابقة أن هناك الكثير مما يحدث في الغلاف الجوي”. وهذا على الرغم من حقيقة أن علماء الفلك افترضوا أن الكواكب فائقة السخونة لها أغلفة جوية بسيطة إلى حد ما لأنه لا يمكن للعديد من المركبات الكيميائية المعقدة أن تتشكل في مثل هذه الحرارة الشديدة. إذن كيف أصبح WASP-121b يحتوي على هذا التعقيد غير المتوقع؟
يقول هويجماكرز: “حاولت الدراسات السابقة شرح هذه الملاحظات المعقدة بنظريات لا تبدو معقولة بالنسبة لي”. كانت الدراسات تشتبه في أن الجزيئات التي تحتوي على معدن الفاناديوم النادر نسبيًا كانت السبب الرئيسي للغلاف الجوي المعقد في WASP-121b. وفقًا لـ Hoeijmakers ، فإن هذا سيكون منطقيًا فقط إذا كان المعدن الأكثر شيوعًا ، وهو التيتانيوم ، مفقودًا في الغلاف الجوي. لذلك شرع Hoeijmakers وزملاؤه في إيجاد تفسير آخر. “ولكن اتضح أنهم كانوا على حق ،” يعترف Hoeijmakers بشكل لا لبس فيه. “لدهشتي ، وجدنا في الواقع توقيعات قوية من الفاناديوم في الملاحظات.” في الوقت نفسه ، كان التيتانيوم مفقودًا. وهذا بدوره أكد افتراض هويجميكرز.
المعادن المتبخرة
لكن الفريق قام باكتشافات أخرى غير متوقعة. بالإضافة إلى الفاناديوم ، اكتشفوا حديثًا ستة معادن أخرى في الغلاف الجوي لـ WASP-121b: الحديد والكروم والكالسيوم والصوديوم والمغنيسيوم والنيكل. يوضح Hoeijmakers “تبخرت جميع المعادن نتيجة درجات الحرارة المرتفعة السائدة على WASP-121b ، وبالتالي ضمان أن الهواء على كوكب خارج المجموعة الشمسية يتكون من معادن متبخرة ، من بين أشياء أخرى”.
حقبة جديدة في أبحاث الكواكب الخارجية
تسمح هذه النتائج التفصيلية للباحثين باستخلاص استنتاجات حول العمليات الكيميائية التي تحدث على هذه الكواكب ، على سبيل المثال. هذه مهارة حاسمة للمستقبل غير البعيد ، عندما يتم تطوير تلسكوبات وأجهزة قياس طيف أكبر وأكثر حساسية. سيسمح ذلك لعلماء الفلك بدراسة خصائص الكواكب الصخرية الأصغر والأبرد المشابهة للأرض. يقول هويجماكرز: “باستخدام نفس التقنيات التي نستخدمها اليوم ، بدلاً من مجرد اكتشاف تواقيع الحديد الغازي أو الفاناديوم ، سنكون قادرين على التركيز على البصمات الحيوية ، وعلامات الحياة مثل بصمات الماء والأكسجين والميثان”.
إن المعرفة الواسعة بجو WASP-121b لا تؤكد فقط الطابع شديد الحرارة للكواكب الخارجية ، ولكنها تؤكد أيضًا على حقيقة أن مجال البحث هذا يدخل حقبة جديدة ، كما يقول Hoeijmakers: “بعد سنوات من فهرسة ما هو موجود هناك ، لم نعد الآن نكتفي بالقياسات ، “يشرح الباحث ،” لكننا بدأنا حقًا في فهم ما تُظهره لنا البيانات من الأدوات. كيف تتشابه الكواكب وتختلف عن بعضها البعض. بنفس الطريقة ، ربما ، بدأ تشارلز داروين في تطوير نظرية التطور بعد وصف أنواع لا حصر لها من الحيوانات ، بدأنا في فهم المزيد حول كيفية تشكل هذه الكواكب الخارجية وكيفية عملها “.
المرجع: “أجواء الكواكب خارج المجموعة الشمسية الساخنة التي تم حلها باستخدام التحليل الطيفي العابر (القلوب) – IV. جرد طيفي للذرات والجزيئات في طيف الإرسال عالي الدقة لـ WASP-121 b “بواسطة HJ Hoeijmakers، JV Seidel، L. Pino، D. Kitzmann، JP Sindel، D. Ehrenreich، AV Oza، V. Bourrier، R Allart، A. Gebek، C. Lovis، SN Yurchenko، N. Astudillo-Defru، D. Bayliss، H. Cegla، B. Lavie، M. Lendl، C. Melo، F. Murgas، V. Nascimbeni، F. Pepe، D. Ségransan، S. Udry، A. Wyttenbach and K. Heng، 18 September 2020،.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202038365
أبحاث الكواكب الخارجية باستخدام مطياف HARPS
مطياف HARPS قادر على اكتشاف الضوء الخافت القادم من الكواكب البعيدة بدقة مذهلة. يوضح Jens Hoeijmakers: “تمتص كل ذرات في الغلاف الجوي للكواكب الخارجية جزءًا من ضوء النجم. كل ذرة وبالتالي فإن لديها بصمة فريدة تقريبًا للألوان التي تمتصها “. يمكن قياس بصمات الأصابع هذه باستخدام مطياف حساس مثل HARPS ويمكن اشتقاق التركيب الكيميائي للغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية منها ، حتى لو كانت على بعد عدة سنوات ضوئية.
تم تطوير مقياس الطيف HARPS تحت قيادة مرصد جنيف من قبل كونسورتيوم شمل أيضًا Observatoire de Haute-Provence ، ومعهد الفيزياء بجامعة برن و Service d’Aéronomie ، باريس.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”