كيف تتشكل الكواكب الخارجية العملاقة؟ تلسكوب جيمس ويب الفضائي يجد دليلاً
كيف تتشكل الكواكب الخارجية العملاقة؟ تلسكوب جيمس ويب الفضائي يجد دليلاً
باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، قام علماء الفلك بالتحقيق في كوكب غريب يمكن أن يساعد في تحديد الخط الفاصل بين الكواكب والنجوم.
الكوكب الخارجي الغريب هو 29 Cygni b، وهو كوكب غازي عملاق تبلغ كتلته حوالي 15 ضعف كتلة كوكب المشتري ويقع على بعد 133 سنة ضوئية من الأرض.
النجوم. هذه هي نفس الطريقة التي تتشكل بها النجوم نفسها، من بقع كثيفة في سحب أكبر بكثير من الغاز والغبار بين النجوم.
الآن، جمع تلسكوب جيمس ويب الفضائي أدلة متعددة تشير إلى وجود طريقة يمكن من خلالها أن تتشكل الكواكب الضخمة مثل 29 Cygni b عبر عمليات من الأسفل إلى الأعلى، تمامًا مثل نظيراتها الأصغر حجمًا.
يقع النجم 29 Cygni b على خط الفصل بين عمليات التكوين. فعلى الرغم من أن كتلته الكبيرة تشير إلى عملية تكوين من الأعلى إلى الأسفل، إلا أن مداره الواسع – الذي يبلغ متوسط المسافة بينه وبين نجمه 1.5 مليار ميل (2.4 مليار كيلومتر)، وهو ما يشبه مدار أورانوس في نظامنا الشمسي – يشير إلى آلية تكوين من الأسفل إلى الأعلى.
قام الفريق بتصوير الكوكب 29 Cygni b مباشرةً باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam) التابعة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، وذلك ضمن برنامج يهدف إلى تصوير أربعة كواكب خارجية، تدور جميعها حول نجومها على مسافة تقارب 15 مليار كيلومتر (9.3 مليار ميل)، وتتراوح كتلتها بين ضعف كتلة المشتري و15 ضعفها. وتتميز هذه الكواكب بصغر سنها نسبيًا، إذ لا تزال ساخنة منذ تكوينها، حيث تتراوح درجات حرارتها بين 530 و1000 درجة مئوية (990 إلى 1830 درجة فهرنهايت)، مما يعني أن تركيبها الكيميائي الجوي سيكون متشابهًا.
قام الباحثون بالبحث عن الضوء الذي يمتصه ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون، مما سمح لهم بقياس نسب العناصر الأثقل من الهيليوم، والتي يسميها علماء الفلك "المعادن"، في الغلاف الجوي لنجم 29 Cygni b.
كشف هذا أن الكوكب الخارجي ليس فقط أغنى بالمعادن من الأرض بنحو 150 ضعفًا، بل إنه أغنى بكثير من نجمه الأم. وهذا يشير إلى أن هذا الكوكب الغازي العملاق، أثناء تشكله، جمع كميات هائلة من كتل المواد الغنية بالمعادن من قرصه الكوكبي الأولي.
كما حدد الفريق أن اتجاه مدار 29 Cygni b يتماشى مع دوران نجمه الأم، مما يشير إلى أنه تشكل بالفعل داخل قرص كوكبي أولي.
مع استمرار البرنامج في دراسة الكواكب المماثلة، سيكتشف ما إذا كانت عوالم أخرى مماثلة قد استهلكت كميات هائلة من المواد الغنية بالمعادن أثناء تكوينها. قد يساعد هذا العلماء في فهم كيفية نشأة أضخم الكواكب في مجرة درب التبانة، سواء أكانت على غرار النجوم أم على غرار الكواكب الأصغر حجماً.
نُشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (14 أبريل) في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية.
