تختبئ هذه الكواكب الخارجية التي تشبه حلوى القطن خلف ضباب لا يستطيع حتى تلسكوب جيمس ويب الفضائي اختراقه
تختبئ هذه الكواكب الخارجية التي تشبه حلوى القطن خلف ضباب لا يستطيع حتى تلسكوب جيمس ويب الفضائي اختراقه
كوكب خارجي خفيف لدرجة أنه سيطفو على الماء لو كان هناك محيط كبير بما فيه الكفاية، يواصل إحباط علماء الفلك من خلال إخفاء أسراره الأكثر سخونة بطبقة من الضباب أكثر سمكًا من أي طبقة شوهدت على كوكب من قبل.
إن الضباب كثيف للغاية لدرجة أنه لا يمكن حتى لتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) اختراقه، مما يترك لغز كيفية تشكل هذا العالم ذي الكثافة المنخفضة للغاية والكواكب الشقيقة له دون حل حتى الآن.
"وإذا لم يكن شرح كيفية تشكل واحد منها صعباً بما فيه الكفاية، فإن هذا النظام يحتوي على ثلاثة!"
يتبع المقال أدناه نجمٌ شبيهٌ بالشمس يبعد 2615 سنة ضوئية. اكتشفه تلسكوب كيبلر الفضائي التابع لناسا، الذي رصد الكواكب وهي تعبر أمام نجمها. من خلال كمية ضوء النجم المحجوب أثناء العبور، استنتج علماء الفلك حجم هذه الكواكب، ومن خلال اختلافات توقيت العبور – أي كيفية تأثير جاذبية كل كوكب على الكواكب الأخرى، والتي تختلف بدقة عند رصد عبورها – تم قياس كتلها. يبلغ نصف قطر الكواكب 51b و51c و51d 7.1 و9 و9.7 أضعاف نصف قطر الأرض على التوالي، مما يجعلها تقريبًا بنفس حجم زحل.
مع ذلك، فإن كتل الكواكب b و c و d تزيد عن كتلة الأرض بمقدار 3.7 و 5.6 و 5.6 أضعاف على التوالي. أما زحل، فكتلته تزيد عن كتلة الأرض بمقدار 95 ضعفًا. لذا، فإن هذه الكواكب متقاربة في الحجم مع زحل، لكنها أقل كتلة بكثير. (أما الكوكب الرابع في النظام، e، فقد اكتُشف عام 2024 فقط، ولم تُقاس كتلته ونصف قطره بدقة حتى الآن).
من المثير للدهشة أن كثافات الكواكب 51b و c و d تشترك في خصائص أكثر مع حلوى القطن (أو حلوى غزل البنات كما نسميها في المملكة المتحدة!) مقارنة بالكواكب التي نعرفها أكثر.
لذا، فإن كوكب كيبلر-51د، وغيره من الكواكب ذات الكثافة المنخفضة للغاية، غريبة تمامًا عن كواكب نظامنا الشمسي. خذ على سبيل المثال كوكبَي المشتري وزحل العملاقين، اللذين يمتلكان نوى كبيرة وكثيفة وواضحة المعالم، تبلغ كتلتها وحدها عشرة أضعاف كتلة الأرض. تشكلت هذه النوى أولًا، ثم جذبت جاذبيتها كتلًا من الغاز من القرص الذي كان يحيط بالشمس قبل 4.5 مليار سنة.
على النقيض من ذلك، فإن عوالم كيبلر-51 ذات الكثافة المنخفضة للغاية "تحتوي على نوى صغيرة وغلاف جوي ضخم، مما يمنحها كثافة تشبه كثافة حلوى القطن"، كما قالت ليبي-روبرتس. ولا يزال من غير الواضح كيف استطاعت هذه النوى الصغيرة أن تتراكم فيها كميات كبيرة نسبياً من الغاز.
لذا، بحثًا عن إجابات، قادت ليبي روبرتس، أثناء عملها في جامعة ولاية بنسلفانيا، فريقًا عام 2020 لمراقبة نظام كيبلر-51 طيفيًا باستخدام كاميرا المجال الواسع 3 التابعة لتلسكوب هابل الفضائي. كان الهدف هو البحث عن دلائل على التركيب الكيميائي للغلاف الجوي المحيط بالكواكب، والذي قد يُقدّم أدلة حول مدى بُعد هذه العوالم عن نجمها عند تكوّنها، وكيف أصبحت فيما بعد بهذه الهشاشة. ونظرًا لكثافتها المنخفضة، فهي بلا شك غنية بالهيدروجين والهيليوم، وهما أخف عنصرين وأكثرهما شيوعًا في الكون، لكن الغازات النزرة المختلفة الموجودة في غلافها الجوي قد تُخبرنا المزيد عن أصلها.
ومع ذلك، لم يجد هابل أي دليل على وجود أي تفاعلات كيميائية، مما دفع ليبي روبرتس وزملائها إلى الشك في وجود ضباب كثيف يغمر الغلاف الجوي للكواكب.
قال الباحث المشارك سوفراث ماهاديفان من جامعة ولاية بنسلفانيا: "يحتوي تيتان على هيدروكربونات مثل الميثان، ولكن على نطاق أوسع بكثير. ويبدو أن كيبلر-51د يحتوي على كمية هائلة من الضباب، تقارب نصف قطر الأرض".
لا توجد حاليًا نماذج لتكوين الكواكب يمكنها أن تفسر كيف يمكن أن تتشكل عوالم منخفضة الكثافة كهذه، وخاصة بالقرب من نجمها – إذا تم نقل 51b و c و d إلى نظامنا الشمسي، فسيتم تكديسها جميعًا في منطقة تقع داخل مدار كوكب الزهرة.
"من المحتمل أن يكون الكوكب [51d] قد تشكل في مكان أبعد ثم تحرك نحو الداخل، لكن لا تزال لدينا أسئلة كثيرة حول كيفية تشكل هذا الكوكب – والكواكب الأخرى في هذا النظام -"، قالت ليبي-روبرتس. "ما الذي يميز هذا النظام والذي أدى إلى تكوين هذه الكواكب الثلاثة الغريبة حقًا، وهي مزيج من الظروف المتطرفة التي لم نرها في أي مكان آخر؟"
من المحتمل أننا نشهد هذه الكواكب في مرحلة انتقالية. يبلغ عمر هذا النظام نصف مليار سنة، وهو صغير جدًا مقارنةً بنظامنا الشمسي الذي يبلغ عمره 4.5 مليار سنة. ولأن نجم كيبلر-51 صغير، فإنه لا يزال نشطًا للغاية، وستعمل رياحه النجمية على تجريد الغلاف الخارجي للكواكب ذات الكثافة المنخفضة جدًا من الغازات. ربما لو عدنا بعد مليار سنة، لوجدنا أن معظم غاز كل كوكب قد تلاشى، ولم يتبقَّ سوى نواة صغيرة.
قد تتوفر بعض الإجابات لاحقًا. يجري فريقٌ آخر عمليات رصد باستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) للكوكب Kepler-51b في محاولةٍ للعثور على أدلةٍ حول تكوين غلافه الجوي. قد يجدون بدلًا من ذلك أنه مغطى أيضًا بالضباب، ولكن إذا نجحوا، فقد تنطبق الأدلة التي توفرها هذه الرصدات أيضًا على الكوكبين 51c و51d.
ثم تم الإبلاغ عن قياسات Kepler-51d في عدد 16 مارس من المجلة الفلكية.
