اعتاد باحثو الكواكب الخارجية على المفاجآت، لكن العوالم الحممية تحتل مكانة خاصة في فهرس غرائب الكواكب. فهي كواكب تدور قريبًا جدًا من نجومها لدرجة أن أسطحها قد تكون صخورًا منصهرة. وكلما اقتربت وازدادت حرارتها، تزايد توقع astronomers أن تكون مغلفة بغلاف غازي ناتج عن مواد السطح المتبخرة.
وهذا التوقع يخضع الآن للاختبار. تصف دراسة نُشرت حديثًا في The Astrophysical Journal Letters أرصادًا للكوكب HD 3167 b، وهو عالم حممي بحجم الأرض يقع عند الطرف الأبرد من طيف درجات الحرارة، لكنه يبدو وكأنه قد لا يزال يمتلك غلافًا جويًا. ويعتمد العمل، الذي نفذه فريق من الباحثين من الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والصين وإسبانيا، على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لوكالة ناسا لسبر سلوك الكوكب الحراري.
لماذا تهم العوالم الحممية علم الكواكب
لا تزال الكواكب الخارجية تتحدى فهمنا لتكوّن الكواكب وتطورها، وما إذا كانت العوالم البعيدة قد تكون قادرة على دعم الحياة كما نعرفها. غالبًا ما يلجأ العلماء إلى كواكب نظامنا الشمسي كأمثلة مقارنة، لكن هذه المقارنات لا تمتد إلا إلى حد معين. وتدفع دراسة الكواكب الخارجية ذات الفترات المدارية القصيرة جدًا الباحثين مرارًا إلى إعادة التفكير في ما يمكن أن يتحمله الكوكب على مدى عمره.
وقد دخلت العوالم الحممية هذه النقاشات بجدية في السنوات الأخيرة، وأكثر الأمثلة تطرفًا هي تلك التي تدور على مسافة خطيرة من نجومها المضيفة. وبالنسبة للأعضاء الأكثر حرارة في هذه الفئة، بدت الفيزياء مرتبة نسبيًا: درجات حرارة قصوى تذيب السطح، فتتحول المادة المنصهرة إلى غاز، ويغلف ذلك الغاز الكوكب كغلاف جوي. أما العوالم الحممية الأبرد، فقد رُصدت عمومًا كصخور عارية، ويبدو أنها جُرّدت من أي غلاف جوي.
لكن HD 3167 b يعقّد هذا التقسيم الواضح. فهو ينتمي إلى الطرف الأبرد من نطاق العوالم الحممية، ومع ذلك تشير الأرصاد الجديدة إلى أنه قد لا يكون قاحلًا كما توحي درجة حرارته.
داخل أرصاد HD 3167 b
يقع HD 3167 b على مسافة نحو 154 سنة ضوئية من الأرض. ويبلغ نصف قطره حوالي 1.6 مرة نصف قطر الأرض وكتلته نحو 4.8 مرة كتلة الأرض، ويكمل مدارًا حول نجمه من النوع K في حوالي 0.96 يوم أرضي — أي سنة أقصر من يوم واحد على كوكبنا.
نجمه المضيف من النوع K، وهي فئة أصغر وأبرد من الشمس. ويقدّر astronomers أن نجوم النوع K تشكل أكبر تعداد للنجوم في مجرة درب التبانة، ما يجعل الكواكب التي تدور حولها مثيرة بشكل خاص للباحثين الذين يحاولون فهم مدى شيوع ظروف كوكبية معينة في المجرة.
قراءة حرارة الكوكب عبر الكسوف الثانوي
للتحقيق فيما إذا كان HD 3167 b يحتفظ بغلاف جوي، اعتمد فريق البحث على أرصاد JWST لكسوف ثانوي. ويختلف هذا الوضع الهندسي عن العبور الأكثر شيوعًا. يحدث العبور عندما يمر كوكب أمام نجمه، فيعتّم ضوء النجم لفترة وجيزة. أما الكسوف الثانوي فيحدث عندما يمر الكوكب خلف نجمه بدلًا من ذلك، ما يسمح بفصل ضوء النجم عن أي إشعاع يصدره الكوكب نفسه.
وهذا التمييز هو ما جعل النتيجة الجديدة ممكنة. فعندما رصد JWST الكوكب HD 3167 b خلال كسوفه الثانوي، تبيّن أن سطح الكوكب أبرد بكثير مما افترضه الباحثون سابقًا.
ماذا قد يعني سطح بارد بشكل مفاجئ
وفقًا للباحثين، قد تشير تلك الحرارة المنخفضة غير المتوقعة إلى شيء يحدث عبر سطح الكوكب: فقد تُعاد توزيع الحرارة من الجانب النهاري إلى الجانب الليلي. وبعبارة أخرى، قد لا يشع الكوكب حرارته عائدًا إلى الفضاء بالطريقة التي تفعلها صخرة عارية بلا هواء.
ويمثل التمييز بين الجانب النهاري والجانب الليلي أهمية كبيرة هنا. فالكواكب التي تدور بهذا القرب من نجومها تكون مقيدة مديًا، أي أن نصف كرة منها يواجه النجم بشكل دائم بينما يبقى الآخر في ظلام أبدي. وعلى عالم بلا غلاف جوي، سيُنتج هذا التكوين تباينًا هائلًا في درجة الحرارة بين النصفين — جانب نهاري حارق وجانب ليلي متجمد. وأي آلية تنقل الحرارة من نصف كرة إلى الآخر ستخفف ذلك التباين، والغلاف الجوي أحد أكثر المرشحين الطبيعية للقيام بذلك بالضبط.
عالم حممي أبرد قد لا يزال يحتفظ بغلاف جوي
وبأخذ الأرصاد مجتمعة، فإنها تشير إلى احتمال وليس إلى حقيقة مثبتة. فقد يمتلك HD 3167 b غلافًا جويًا رغم أنه أبرد من العوالم الحممية المرتبطة عادةً بأغلفة غازية. وإذا صمد هذا التفسير، فسيتحدى الافتراض المباشر بأن درجة الحرارة وحدها تحدد ما إذا كان العالم الحممي يحتفظ بغلاف جوي أو يفقده.
ولا يقلب الاكتشاف الإطار القائم بقدر ما يضغط عليه. فقد تأكد أن العوالم الحممية الأكثر حرارة تحمل أغلفة جوية، ووُجد أن الأبرد منها يفتقر إليها. ويقع HD 3167 b في المساحة الحرجة بين هاتين المجموعتين، وهذا بالضبط ما يجعله مثيرًا للاهتمام.
حقائق رئيسية في لمحة
- الكوكب: HD 3167 b، عالم حممي بحجم الأرض
- المسافة: نحو 154 سنة ضوئية من الأرض
- الحجم والكتلة: نحو 1.6 مرة نصف قطر الأرض و4.8 مرة كتلة الأرض
- المدار: نحو 0.96 يوم أرضي حول نجم من النوع K
- الأداة: تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا
- التقنية: رصد الكسوف الثانوي، عندما يمر الكوكب خلف نجمه
- النتيجة الرئيسية: السطح أبرد مما افتُرض سابقًا، ما يلمح إلى إعادة توزيع الحرارة واحتمال وجود غلاف جوي
- النشر: The Astrophysical Journal Letters
- فريق البحث: علماء من الولايات المتحدة والمملكة المتحدة والصين وإسبانيا
لماذا تهم هذه النتيجة
العوالم الحممية مختبرات طبيعية لفيزياء الكواكب المتطرفة. ولأنها تدور قريبًا جدًا من نجومها، فإنها تتعرض لإشعاع لا يتحمله أي كوكب في نظامنا الشمسي، كما أن سنواتها القصيرة تعني أن الباحثين يمكنهم رصد دورات متكررة من التسخين والتبريد بسرعة نسبية. وكل قياس جديد لأحد هذه الكواكب يضيف نقطة بيانات إلى صورة لا تزال قيد البناء.
ويُعد HD 3167 b ذا قيمة خاصة لأنه يوسع العينة في اتجاه كان شبه خالٍ. فإذا كانت العوالم الحممية الأبرد قادرة على الاحتفاظ بأغلفة جوية، ولو بشكل متقطع، فإن الحدود بين "الصخر العاري" و"العالم المغطى بالغاز" تصبح أكثر ضبابية مما توحي به القاعدة البسيطة القائمة على درجة الحرارة. وهذا بدوره يؤثر في كيفية نمذجة astronomers لفقدان الأغلفة الجوية والاحتفاظ بها على مدى عمر الكوكب.
أسئلة مفتوحة لا تزال قائمة
السؤال الأكثر إلحاحًا هو ما إذا كان HD 3167 b يمتلك غلافًا جويًا حقيقيًا أم أن عملية أخرى تفسر سطحه الأبرد من المتوقع. وسيتطلب تأكيد وجود غلاف غازي، وتحديد مما يتكون ذلك الغلاف، أرصادًا وتحليلات إضافية. أدلة الفريق مثيرة للاهتمام، لكنها أدلة على احتمال وليست حكمًا نهائيًا.
وهناك سؤال ثانٍ يتعلق بكيفية استمرار مثل هذا الغلاف الجوي أصلًا. فقد كان يُعتقد أن العوالم الحممية الأبرد تفتقر إلى الأغلفة الجوية لسبب ما، وفهم ما يسمح لكوكب مثل HD 3167 b بالتمسك بأحدها — إن كان يفعل — سيشحذ نماذج هروب الغلاف الجوي والتفاعلات السطحية على الكواكب قصيرة الدورة.
وفي الوقت الحالي، يبقى HD 3167 b تذكيرًا بأن أكثر كواكب المجرة تطرفًا نادرًا ما تتبع القواعد التي يضعها لها العلماء. ومع استمرار JWST في رصد العوالم الحممية، ينبغي أن تكشف السنوات المقبلة ما إذا كان هذا الشاذ الأبرد استثناءً أم أول إشارة إلى أن الفئة نفسها تحتاج إلى إعادة تفكير.
يعتمد هذا المقال على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on universetoday.com