بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي على مدار ثلاث سنوات عن العوالم الغريبة متاحة الآن على الإنترنت

كان لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) تأثير لا يمكن المبالغة في تقديره على علم الفلك منذ إطلاقه في يوم عيد الميلاد عام 2021. وقد امتد هذا التأثير من دراسات الأجسام داخل النظام الشمسي إلى حافة الفضاء المرئي، وبالتالي، أقدم المجرات التي يمكن تخيلها.

ورغم أنه كان من المتوقع أن يصبح تلسكوب جيمس ويب لاعباً رئيسياً في دراسة المجرات الأكثر بعداً وقديمة، إلا أن هذا التلسكوب الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار لم يكن من المتوقع أن يكون له مثل هذا التأثير على أحد أكثر المجالات إثارة للاهتمام والأسرع نمواً في علم الفلك: دراسة الكواكب خارج النظام الشمسي، أو الكواكب خارج المجموعة الشمسية، أو "الكواكب الخارجية".

"مركز مرجعي" للجمهور والعلماء لمعرفة أنواع الكواكب التي يتم رصدها بواسطة أقوى تلسكوب فضائي لدى البشرية.

قام لوثرينجر، الذي شارك في تأليف 20 منشورًا بناءً على ملاحظات تلسكوب جيمس ويب، بما في ذلك ملاحظات الإصدار العلمي المبكر لكوكب WASP-39b، ببناء لوحة معلومات للكواكب الخارجية تقدم بيانات تتعلق بدراسات تلسكوب جيمس ويب للكواكب الخارجية. تتميز لوحة المعلومات بصور GIF مذهلة ومحدثة بشكل متكرر توضح الكواكب المدروسة، وتظهرها بالاسم ووفقًا لكتلتها والوقت الذي تستغرقه للدوران حول نجمها الأم.

"أردت إنشاء لوحة التحكم لأنه لا يوجد حاليًا مكان يمكن من خلاله رؤية أنواع الكواكب التي رصدها تلسكوب جيمس ويب والإجابة على أسئلة مثل: "كم عدد الكواكب الأرضية التي رصدها تلسكوب جيمس ويب؟""، هذا ما قاله لوثرينجر لموقع Space.com. "لدينا قائمة بالملاحظات المتعلقة بالكواكب الخارجية تسمى TrExoLiSTS أنشأها زميلي نيكولاي نيكولوف، الذي يعمل أيضًا في معهد علوم تلسكوب جيمس ويب، ولكننا كنا بحاجة إلى ربط هذا بخصائص الكواكب الفعلية في أرشيف الكواكب الخارجية التابع لوكالة ناسا، وهو ما فعلناه باستخدام لوحة التحكم".

وأوضح الباحث أنه بمجرد القيام بذلك، أصبح قادرًا على إنشاء بعض التصورات المفيدة وحساب بعض الإحصائيات لفهم اتساع عينة الكواكب الخارجية التي التقطها تلسكوب جيمس ويب.

"لقد كان تلسكوب جيمس ويب ثوريًا حقًا – من الصعب الآن أن نتخيل كيف كانت الحياة بدونه!" قال لوثرينجر. "يساعد تلسكوب جيمس ويب في تقديم صورة أكثر اكتمالًا ودقة عن مكونات الغلاف الجوي للكواكب الخارجية، ودرجات حرارتها، وأنواع الطقس التي قد تحدث عليها.

"والآن، يمكننا الإجابة على هذا النوع من الأسئلة بالنسبة لمجموعة أوسع من الكواكب، بما في ذلك الكواكب الفرعية نبتون والكواكب الأرضية الأصغر حجماً."

تلسكوب جيمس ويب الفضائي – علم الكواكب الخارجية بالأرقام

وفقًا للوحة المعلومات، حتى يناير 2025، رصد تلسكوب جيمس ويب نحو 111 كوكبًا حتى الآن، مع وجود خطط بالفعل لمراقبة نحو 17 كوكبًا آخر. ومن بين هذا الإجمالي، هناك نحو 113 كوكبًا عابرًا، يعبر وجه نجمه مباشرة بينه وبين الأرض.

يتيح هذا العبور لتلسكوب جيمس ويب فحص الضوء الذي يمر عبر أجواء هذه الكواكب، مما يساعد بدوره العلماء مثل لوثرينجر على تحديد تركيب هذه الأجواء.

وقال لوثرينجر "من بين هذه الكواكب الـ113 العابرة، هناك 64 كوكبا غازيا عملاقا مثل المشتري، و30 كوكبا أقرب إلى أورانوس ونبتون من حيث الكتلة، ونحو 19 كوكبا صخريا على الأرجح مثل الكواكب الأرضية في النظام الشمسي، الأرض والمريخ والزهرة وعطارد. أما الكواكب الخمسة عشر الأخرى فهي كواكب عملاقة غازية خارجية تم تصويرها مباشرة وتدور على مسافة بعيدة عن نجمها المضيف بحيث يمكننا التقاط صور لها باستخدام تلسكوب جيمس ويب".

قال لوثرينجر: "بشكل عام، تعد الكواكب العملاقة الساخنة هي الأسهل في الاكتشاف والدراسة لأنها كبيرة ومشرقة. ولهذا السبب، قضى تلسكوب جيمس ويب معظم وقته المخصص للكواكب الخارجية في دراسة الكواكب العملاقة".

وأوضح الباحث أنه في حين لا يُتوقع أن تحتوي هذه الكواكب العملاقة على حياة، إلا أنها مثيرة للاهتمام بسبب مدى تطرف غلافها الجوي، حيث تصل درجات حرارة بعضها إلى حوالي 7640 درجة فهرنهايت (4230 درجة مئوية).

وأضاف لوثرينجر: "نعتقد أيضًا أن فهم كيفية تصرف الكواكب الغازية العملاقة بشكل عام يمكن أن يساعدنا في فهم نظامنا الشمسي وكيف تشكل".

وأوضح لوثرينجر أن "تلسكوب جيمس ويب جيد في اكتشاف الكواكب الخارجية ودراستها لسببين رئيسيين. أولاً، تستطيع مرآته الكبيرة نسبياً (6.4 متر) جمع الكثير من الفوتونات [جسيمات الضوء] لمراقبة الأجسام الخافتة للغاية، مثل الكواكب الصغيرة. كما يعني حجم المرآة الكبير أنه يمكنه تحديد الأجسام القريبة جداً من بعضها البعض، وهو أمر مفيد بشكل خاص عند البحث عن الكواكب باستخدام التصوير المباشر".

وأضاف الباحث أن الميزة الثانية لتلسكوب جيمس ويب هي أنه صُمم لمراقبة الكون في ضوء الأشعة تحت الحمراء.

وأضاف لوثرينجر: "هذا يعني أن تلسكوب جيمس ويب حساس لمنطقة كاملة من الطيف الكهرومغناطيسي لا تستطيع التلسكوبات الأرضية أو تلسكوب هابل الفضائي التعامل معها. أما منطقة الأشعة تحت الحمراء فهي المكان الذي يمكننا فيه قياس جزيئات مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان".

"لذا فإن الجمع بين هذين العاملين هو ما يجعل من JWST منشأة فريدة من نوعها."

إن الاكتشافات التي حققها برنامج جيمس ويب في مجال الكواكب الخارجية تشكل مكافأة

إن كل هذا العلم الذي توصل إليه تلسكوب جيمس ويب بشأن الكواكب الخارجية رائع، ولكن لم يكن لزاماً أن يكون الأمر على هذا النحو. فلم يكن تلسكوب جيمس ويب مصمماً في واقع الأمر لدراسة الكواكب الخارجية. ولقد كانت قدراته التي تتجاوز مراقبة الكون المبكر والبعيد بمثابة مفاجأة سارة للعلماء.

يقول لوثرينجر: "كان الهدف الأساسي لتلسكوب جيمس ويب هو توصيف المجرات البعيدة! لكن اتضح أن نفس النوع من التلسكوبات القادرة على اكتشاف المجرات البعيدة هي بالضبط ما نحتاجه لتوصيف أجواء الكواكب الخارجية البعيدة".

ورغم أن تصميم تلسكوب جيمس ويب كان مدفوعًا إلى حد كبير بعلم المجرات، فإن لوثرينجر يشيد بعمل مهندسيه، الذين قاموا بعمل رائع في توسيع نطاق العلوم التي يمكن للتلسكوب القيام بها من خلال أوضاع المراقبة الجديدة والفتحات. وقد استفاد مجتمع الكواكب الخارجية إلى أقصى حد من هذا التقدم.

وقال لوثرينجر "أعتقد أن هناك الكثير من الاختراقات الصغيرة التي أدت إلى تحول جذري في نظرتنا إلى بعض هذه الأنظمة الكوكبية".

وعلى وجه الخصوص، يسلط عالم معهد علوم الفضاء والفيزياء الفلكية الضوء على الاختراقات في القدرة على توصيف أجواء الكواكب الخارجية بما يتجاوز مجرد اكتشاف الغازات المختلفة باعتبارها ذات أهمية خاصة.

وقال "يمكننا الآن أن نأخذ الأطياف المقاسة لهذه الكواكب ولا نقول فقط "يوجد ماء هنا وثاني أكسيد الكربون هناك"، بل يمكننا أن نتعلم المزيد عن باطن الكواكب"، وأضاف "يمكننا أن نرى ما إذا كان الغلاف الجوي مختلطًا أو ما إذا كان الكوكب يسخن بفعل المد والجزر، أو ما إذا كانت هناك عملية كيميائية ضوئية تحدث".

على الرغم من أن لوثرينجر شارك في 10 برامج بحثية تابعة لـ JWST حول الكواكب الخارجية، حيث عمل كمحقق رئيسي ومحقق مشارك، بالإضافة إلى ظهوره كمؤلف مشارك في 20 ورقة بحثية ذات صلة، إلا أنه لا يواجه أي مشكلة في اختيار قطعة البحث المفضلة لديه حتى الآن.

"ربما كان بحثي المفضل عن الكواكب الخارجية حتى الآن هو برنامج Early Release Science الخاص بكوكب WASP-39b،" "كانت هذه بعضًا من أولى البيانات التي وصلتنا من التلسكوب، لذلك كنا جميعًا متحمسين للغاية. ربما كانت الأسابيع القليلة الأكثر إثارة في حياتي المهنية."

WASP-39b هو كوكب بحجم زحل وكتلته أقل من ثلث كتلة كوكب المشتري، ويقع على بعد حوالي 750 سنة ضوئية.

كما مثلت بيانات WASP-39b من JWST مجموعة فريدة من البيانات لأن لوثيرينجر وزملائه رصدوا نفس الكوكب بكل أدوات JWST. وقد سمح لهم هذا بالتحقق المتبادل من النتائج، وهو ما كان بمثابة فرصة تعليمية ضخمة للمساعدة في فهم كيفية عمل التلسكوب، بالإضافة إلى الكشف عن خصائص هذا الكوكب العملاق بمزيد من التفصيل.

"في النهاية، وجدنا بعض الأشياء التي توقعناها في WASP-39b، مثل الماء وثاني أكسيد الكربون، ولكننا وجدنا أيضًا أشياء لم نتوقعها، مثل ثاني أكسيد الكبريت المنتج كيميائيًا ضوئيًا"، كما قال لوثيرينجر.

أما بالنسبة للمستقبل، فيما يتعلق بالكواكب الخارجية، فقد أوضح لوثرينجر أنه متحمس للغاية للبدء في العثور على الاتجاهات داخل المكتبة المتنامية من ملاحظات تلسكوب جيمس ويب.

"حتى الآن، ركزنا على دراسات الكواكب، لكننا بدأنا في بناء عينة كبيرة بما يكفي من الكواكب بحيث نبدأ للتو في إجراء بعض التعميمات التي ستعلمنا كيف تتصرف هذه الكواكب ككل"، كما اختتم. "يمكن للناس متابعة لوحة المعلومات، والتي سيتم تحديثها مع التخطيط لإجراء ملاحظات جديدة وأخذها. سأشارك أيضًا تحديثات دورية على BlueSky (@jlothringer.bsky.social) وX (@JDLothringer)."

تابعونا على أخبار جوجل