يكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي بلورات الكوارتز في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية
اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أن رياحًا تبلغ سرعتها ألف ميل في الساعة تهب وابلًا من بلورات الكوارتز الصغيرة عبر الغلاف الجوي الحار الحار والمعزز بالسيليكات لكوكب غازي عملاق بعيد يسمى WASP-17b.
“لقد علمنا من مراقبات هابل [التلسكوب الفضائي] أنه لا بد من وجود هباء جوي – جزيئات صغيرة تشكل السحب أو الضباب – في الغلاف الجوي لـ WASP-17b، لكننا لم نتوقع أن تكون مصنوعة من الكوارتز،” دانييل جرانت من جامعة كاليفورنيا. وقال بريستول في المملكة المتحدة ورئيس دراسة جديدة حول هذا الاكتشاف في بيان.
الأرض، WASP-17b قريب جدًا من مضيفه النجمي لدرجة أن درجة حرارته في النهار ترتفع إلى 1500 درجة مئوية (حوالي 2700 درجة فهرنهايت). نظرًا لأن الجو حار جدًا على هذا الكوكب الخارجي، فقد توسع العالم فعليًا إلى حوالي 285000 كيلومتر (176892 ميلًا)، وهو ما يقرب من ضعف قطر المشتري. وهذا على الرغم من أن كتلة WASP-17b تبلغ حوالي نصف كتلة المشتري الإجمالية فقط. يعد WASP-17b واحدًا من أكثر الكواكب المعروفة “انتفاخًا” – كما أن غلافه الجوي المنتفخ يجعله هدفًا رائعًا لتلسكوب جيمس ويب الفضائي.
ذات صلة: تلسكوب جيمس ويب الفضائي يسلط الضوء على نجوم شابة رائعة في مجرة مجاورة (صورة)
شاهد جرانت وزملاؤه علماء الفلك WASP-17b وهو يعبر نجمه باستخدام أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) الخاصة بـ JWST. عندما تحرك الكوكب الخارجي أمام نجمه من وجهة نظر تلسكوب جيمس ويب الفضائي، اكتشف MIRI ضوء النجوم الذي كان يحجبه الكوكب المنتفخ نفسه ولكن يمتصه الغلاف الجوي العالمي جزئيًا. تؤدي مثل هذه القياسات إلى ما يسمى بطيف الإرسال، حيث يتم حجب أطوال موجية معينة بواسطة جزيئات معينة في الغلاف الجوي.
مثل كوكب المشتري، يبدو أن WASP-17b يتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. بالإضافة إلى ذلك، اكتشف MIRI ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء، وعلى طول موجة يبلغ 8.6 ميكرون، علامة الامتصاص لبلورات الكوارتز النقية. بالاشتراك مع الملاحظات السابقة التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي، تم الحكم على هذه البلورات على أنها تتشكل على شكل منشور مدبب وسداسي مثل الكوارتز على الأرض، ولكن حجمها لا يتجاوز 10 نانومتر.
طيف النقل لـ WASP-17b، يوضح كيف يحجب الكوارتز الضوء عند طول موجة يبلغ 8.6 ميكرون. (حقوق الصورة: NASA/ESA/CSA/Ralf Crawford (STScI))
الكوارتز هو شكل من أشكال السيليكات، وهي معادن غنية بالسيليكا والأكسجين. السيليكات شائعة بشكل استثنائي، فكل الأجسام الصخرية في النظام الشمسي مصنوعة منها، وقد تم اكتشاف السيليكات سابقًا في الغلاف الجوي لكواكب المشتري الساخنة الخارجية من قبل. ومع ذلك، في تلك الحالات كانت بلورات الزبرجد الزيتوني والبيروكسين أكثر تعقيدًا وغنية بالمغنيسيوم.
وقالت هانا ويكفورد من بريستول: “كنا نتوقع تمامًا رؤية سيليكات المغنيسيوم”. “لكن ما نراه بدلاً من ذلك هو على الأرجح اللبنات الأساسية لتلك الجسيمات، حيث تحتاج جزيئات البذور الصغيرة إلى تشكيل حبيبات السيليكات الأكبر التي نكتشفها في الكواكب الخارجية الباردة والأقزام البنية.”
WASP-27b مقفل مديًا أيضًا، مما يعني أنه يظهر دائمًا نفس الوجه لنجمه. عندما تهب الرياح حول الكوكب، حاملة معها جسيمات الكوارتز النانوية، فإنها تشكل ضبابًا على ارتفاعات عالية – بشكل أساسي سحبًا منتشرة من بلورات الصخور – في منطقة انتهاء النهار والليل. ثم تغامر تلك الضبابات بالدخول إلى الجانب النهاري، وتتبخر في الحرارة.
قصص ذات الصلة:
أوضح جرانت كيف تندمج بلورات السيليكات في الغلاف الجوي للكوكب في المقام الأول.
وقال: “WASP-17b حار للغاية… والضغط الذي تتشكل فيه بلورات الكوارتز عاليا في الغلاف الجوي لا يتجاوز حوالي واحد على الألف مما نشهده على سطح الأرض”. “في هذه الظروف، يمكن أن تتشكل البلورات الصلبة مباشرة من الغاز، دون المرور بمرحلة سائلة أولا.”
ونشرت النتائج في أكتوبر في مجلة Astrophysical Journal Letters.
