استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا للكشف عن عدم التماثل الجوي في الكوكب الخارجي WASP-107b، الذي أطلقوا عليه اسم "كوكب الفشار" لاعتقادهم أنه انتفخ بسرعة غير مسبوقة، مثلما تنتفخ الذرة في القدر عند تعرضها للحرارة العالية.
يكشف هذا الرصد غير المسبوق عن اختلافات في درجات الحرارة وخصائص السحب بين الجانبين الشرقي والغربي للكوكب، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم ديناميكيات الغلاف الجوي للكواكب الخارجية. تشير نتائجهم، التي تتحدى النماذج الحالية، إلى تعقيدات مثيرة في كيفية تعرض هذه الكواكب لأشعة الشمس.
اكتشاف رائد
قام باحثون من جامعة أريزونا، إلى جانب مجموعة دولية من العلماء، بمراقبة الغلاف الجوي لكوكب خارجي ساخن ومنتفخ بشكل فريد باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا. وجد أن لدى الكوكب الخارجي، الذي يبلغ حجمه حجم كوكب المشتري تقريباً ولكنه لا يمثل سوى عُشر كتلته، عدم تماثل شرقي غربي في غلافه الجوي، ما يعني أن هناك فرقاً كبيراً بين حافتي غلافه الجوي.
كشف عدم التماثل
قال ماثيو مورفي، مؤلف الدراسة الرئيسي، وهو طالب دراسات عليا في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا: "هذه هي المرة الأولى التي يلاحظ فيها علماء الفلك عدم التماثل بين الشرق والغرب لأي كوكب خارج المجموعة الشمسية أثناء عبوره أمام نجمه من الفضاء". يحدث العبور عندما يمر كوكب أمام نجمه - كما يفعل القمر أثناء كسوف الشمس.
وقال مورفي: "أعتقد أن الملاحظات التي يسجلها جيمس ويب من الفضاء لها العديد من المزايا المختلفة مقارنة بالملاحظات التي تسجلها المراصد الفلكية من الأرض".
ديناميكيات الغلاف الجوي
يشير عدم التماثل بين الشرق والغرب لكوكب خارجي إلى الاختلافات في الخصائص الجوية، مثل درجة الحرارة أو خصائص السحب، التي لوحظت بين نصفي الكرة الشرقي والغربي للكوكب. إن تحديد ما إذا كان هذا التباين موجوداً أم لا، أمر بالغ الأهمية لفهم المناخ وديناميكيات الغلاف الجوي وأنماط الطقس للكواكب الخارجية - الكواكب الموجودة خارج نظامنا الشمسي.
اكتشف الباحثون أن هذا الكوكب الخارجي WASP-107b مقيد مدياً بنجمه. وهذا يعني أن الكوكب الخارجي يظهر دائماً نفس الوجه للنجم الذي يدور حوله. يواجه نصف الكرة الأرضية للكوكب الخارجي المقيد مدياً النجم الذي يدور حوله دائماً، بينما يواجه نصف الكرة الأرضية الآخر بعيداً دائماً، ما يؤدي إلى وجود جانب نهاري دائم وجانب ليلي دائم لهذا الكوكب الخارجي.
التقنيات المتقدمة
استخدم مورفي وفريقه تقنية التحليل الطيفي النافذ باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي. وقال مورفي إن هذه هي الأداة الأساسية التي يستخدمها علماء الفلك للحصول على رؤى حول ما يشكل الغلاف الجوي للكواكب الأخرى. التقط التلسكوب سلسلة من اللقطات أثناء مرور الكوكب أمام نجمه المضيف، ما أدى إلى تشفير المعلومات حول الغلاف الجوي للكوكب. وباستغلال التقنيات الجديدة والدقة غير المسبوقة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، تمكن الباحثون من فصل إشارات الجانبين الشرقي والغربي للغلاف الجوي والحصول على نظرة أكثر تركيزاً على العمليات المحددة التي تحدث في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي.
وقال مورفي: "تخبرنا هذه اللقطات كثيراً عن الغازات الموجودة في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي، والسحب، وبنية الغلاف الجوي، والكيمياء وكيف يتغير كل شيء عند تلقي كميات مختلفة من ضوء الشمس".
يتميز الكوكب الخارجي WASP-107b بأنه فريد من نوعه لأنه يتمتع بكثافة منخفضة إلى حد كبير وجاذبية منخفضة نسبياً، الأمر الذي يؤدي إلى غلاف جوي أكثر تضخماً من الكواكب الخارجية الأخرى من كتلته.
وقال مورفي: "ليس لدينا أي شيء مثله في نظامنا الشمسي. إنه فريد من نوعه، حتى بين مجموعة الكواكب الخارجية".
تبلغ درجة حرارة WASP-107b حوالي 890 درجة فهرنهايت - وهي درجة حرارة متوسطة بين كواكب نظامنا الشمسي والكواكب الخارجية المعروفة الأكثر سخونة.
قال مورفي: "تقليدياً، لا تعمل تقنيات المراقبة لدينا بشكل جيد مع هذه الكواكب المتوسطة، لذلك كان هناك الكثير من الأسئلة المفتوحة المثيرة التي يمكننا أخيراً البدء في الإجابة عليها. على سبيل المثال، أخبرتنا بعض نماذجنا أن كوكباً مثل WASP-107b لا ينبغي أن يكون لديه هذا التباين على الإطلاق - لذلك نحن نتعلم شيئاً جديداً بالفعل".
قال توماس بيتي، المؤلف المشارك في الدراسة وأستاذ مساعد في علم الفلك بجامعة ويسكونسن ماديسون، إن الباحثين كانوا ينظرون إلى الكواكب الخارجية منذ ما يقرب من عقدين من الزمان، وقد ساعدت العديد من الملاحظات من الأرض والفضاء علماء الفلك في تخمين شكل الغلاف الجوي للكواكب الخارجية. ويضيف بيتي: "لكن هذه هي المرة الأولى حقاً التي نرى فيها هذه الأنواع من عدم التماثل بشكل مباشر في شكل مطيافية الإرسال من الفضاء، وهي الطريقة الأساسية التي نفهم بها ما تتكون منه أجواء الكواكب الخارجية - إنه أمر مذهل حقاً".
كان مورفي وفريقه يعملون على البيانات الرصدية التي جمعوها ويخططون لإلقاء نظرة أكثر تفصيلاً على ما يحدث مع الكوكب الخارجي، بما في ذلك الملاحظات الإضافية التي قدمها جيمس ويب، لفهم ما يدفع عدم التماثل هذا.
قال مورفي: "بالنسبة إلى جميع الكواكب الخارجية تقريباً، لا يمكننا حتى النظر إليها بشكل مباشر، ناهيك عن القدرة على معرفة ما يحدث على الجانب المقابل الآخر. لأول مرة، أصبحنا قادرين على اتخاذ وجهة نظر أكثر قرباً لما يحدث في الغلاف الجوي لأحد الكواكب الخارجية".
----