يبحث علماء الفلك عن جو نبتون الصغير

مفهوم الفنان عن كوكب خارج المجموعة الشمسية المصغرة نبتون GJ 3470 ب يعبر ، أو يمر أمام ، نجمه القزم الأحمر. في الدراسة الجديدة ، استخدم علماء الفلك العبور والكسوف من كوكب خارج المجموعة الشمسية للحصول على البيانات الطيفية عن الغلاف الجوي للكواكب الخارجية. الصورة عبر وكالة ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية / د. لاعب / UdeMNouvelles.

لا توجد كواكب بين الأرض ونبتون في حجمها في نظامنا الشمسي ، لكنها تبدو شائعة في أماكن أخرى. هم تقاطع بين الكواكب الأرضية الصخرية لنظامنا الشمسي وعمالقة الجليد. الآن ، ولأول مرة ، تمكن علماء الفلك من تحليل جو واحد من هذه العوالم البعيدة "متوسطة الحجم" ، والتي تُعرف باسم فئة "النبتون المصغرة".

تم الإعلان عن النتائج التي استعرضها النظراء في 2 يوليو 2019 ، عبر Hubblesite ، ونشرت في مجلة Nature Astronomy في 1 يوليو 2019.

الكوكب هو Gliese 3470 b ، وهو نبتون صغير يدور حول نجم قزم أحمر. يزن 12.6 كتلة الأرض محسوبة ، مما يجعلها أكثر كتلة من الأرض ولكن أقل كتلة من نبتون في نظامنا الشمسي (17 كتلة الأرض). إذا تم وضع Gliese 3470 b في نظامنا الشمسي ، فسوف يتناسب بشكل جيد بين الأرض ونبتون من حيث الحجم. يُعتقد أن هذا الكوكب له نواة صخرية كبيرة مدفونة تحت جو عميق يسحق الهيدروجين والهيليوم.

توضيح الفنان لكل من الغلاف الجوي والداخلية لـ GJ 3470 b (أعلى) ، وكذلك الشكل الذي قد يكون عليه النظام عندما لا يزال قرص الحطام المحيط موجودًا حول النجم (القاع). الصورة عبر NASA / ESA / L. Hustak (STScI) / Hubblesite.

بفضل التلسكوبات الفضائية Hubble و Spitzer التابعة لناسا ، تمكن العلماء من دراسة جو Gliese 3470 b ، وهي المرة الأولى التي يتم فيها هذا لكوكب من هذا النوع. وفقًا لبيورن بنيكي من جامعة مونتريال في كندا:

هذا اكتشاف كبير من منظور تكوين الكوكب. يدور الكوكب بالقرب من النجم وهو أقل كتلة من كوكب المشتري - 318 مرة كتلة الأرض - لكنه تمكن من الوصول إلى الغلاف الجوي الأولي للهيدروجين / الهيليوم الذي يكون "غير ملوث" إلى حد كبير بعناصر أثقل. ليس لدينا شيء مثل هذا في النظام الشمسي ، وهذا ما يجعله ملفت للنظر.

تمكن الباحثون من تحليل تركيب الغلاف الجوي عن طريق قياس امتصاص ضوء النجوم أثناء مرور الكوكب أمام النجم ثم مروره خلف النجم. عندما يتحرك الكوكب أمام النجم ، يكون هذا عبورًا ، تمامًا مثلما يمكن رؤية كواكب شمسنا الداخلية ، عطارد أو كوكب الزهرة ، وهي تعبر الشمس كما ترى من الأرض. عندما يتحرك وراء ذلك ، وهذا هو الكسوف. لاحظ هؤلاء الفلكيون 12 عبورًا و 20 كسوفًا في المجموع ، مما أعطاهم بيانات كافية لتحليل الغلاف الجوي باستخدام التحليل الطيفي (باستخدام الضوء لتحديد البصمات الكيميائية للغازات في الغلاف الجوي). كما قال Benneke:

لأول مرة لدينا توقيع طيفي لمثل هذا العالم.

الفلكي بيورن بينيكي ، عبر UdeMNouvelles.

واتضح أيضًا أن الجو كان واضحًا في الغالب ، مع وجود عدد قليل من الضباب ، مما يجعل دراسة تركيبه أسهل بكثير. كان هذا مفاجئًا بعض الشيء ، وفقًا لبينيكي:

توقعنا جوًا غنيًا بشدة بعناصر أثقل مثل الأكسجين والكربون التي تشكل بخار الماء وفيرة وغاز الميثان ، على غرار ما نراه على نبتون. بدلاً من ذلك ، وجدنا جوًا فقير جدًا في العناصر الثقيلة بحيث يشبه تركيبه تركيبة الشمس الغنية بالهيدروجين والهيليوم. إذا كان الكوكب قد تشكل أكثر من النجم ، حيث تتكثف المياه وغيرها من الجليد الفلكية ، كنا نتوقع أن نرى المزيد من الماء والميثان في الغلاف الجوي.

مفهوم الفنان يوضح مقارنة حجم GJ 3470 ب والأرض. الصورة عبر Radialvelocity / ويكيبيديا / CC BY-SA 4.0.

على الرغم من أن هناك الآن المزيد من البيانات حول الكوكب ، لا يزال هناك سؤال حول كيفية تصنيفه ، وفقًا لبنيك. هل ينبغي أن يُطلق عليه "نبتون المصغر" كما هو مشار إليه الآن ، أو بالأحرى أرض خارقة (أكبر من الأرض ولكن أصغر من نبتون صغير نموذجي)؟

أو هل يمكن أن يكون هذا الكوكب مشابهًا لكوكب المشتري الساخن ، والكواكب العملاقة التي تشبه كوكب المشتري ولكنها تدور بالقرب من نجومها؟ على عكس كوكب المشتري الحار النموذجي ، الذي يعتقد أنه بعيد عن نجومهم ثم يهاجر إلى الداخل ، يعتقد بينيت أن Gliese 3470 b تشكلت في المكان الذي تدور فيه اليوم. لقد وضع نظريًا لأول مرة على أنه كوكب صخري جاف قام بعد ذلك بسرعة بتجميع الهيدروجين من القرص المحيط بالغاز والغبار المحيط بالنجم ، وأن القرص الذي تبدد قبل أن يصبح الكوكب أكبر:

إننا نشاهد كائنًا استطاع أن يتراكم الهيدروجين من قرص الكواكب الأولي ، ولكن لم يهرب ليصبح كوكب المشتري الساخن. هذا هو نظام الفتنة. تعطل الكوكب كونه نبتون الفرعية.

إن Gliese 3470 b هو مجرد مثال على كوكب متوسط ​​الحجم ، بطبيعة الحال ، لكن معرفة تكوين الغلاف الجوي يساعد الفلكيين على فهم كيفية تكوين هذه العوالم الفريدة وتطورها ، على الأقل بالمعنى العام. هذا مهم ، لأنه يبدو أنه أحد أكثر أنواع الكواكب شيوعًا.

مفهوم الفنان لتلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم. سوف تكون قادرة على دراسة جو Gliese 3470 b والكواكب الخارجية الأخرى بتفاصيل أكبر من أي وقت مضى. الصورة عبر نورثروب جرومان / جيزمودو.

سيكون من المثير للاهتمام أيضًا معرفة كيف تختلف mini-Neptunes عن الكواكب الفائقة ، والتي تعد أيضًا أكبر من الكواكب ذات حجم الأرض (0.8 إلى 1.25 من نصف قطر الأرض) ، ولكنها أصغر قليلاً من mini-Neptunes (من 2 إلى 4 من نصف قطر الأرض) ). يُعتقد أن معظم الأرض الفائقة صخرية ، وقد يكون لبعضها محيطات عالمية على أسطحها ، وفقًا لبحث حديث. جنبا إلى جنب مع الأرض الفائقة ، يُعتقد الآن أن نبتون البسيطة هي أكثر أنواع الكواكب شيوعًا في مجرتنا.

في المستقبل القريب نسبياً ، سوف يلقي تلسكوب James Webb Space Telescope القادم نظرة على Gliese 3470 b ويدرس غلافه الجوي بتفاصيل أكبر من خلال مشاهدته بطول موجة الأشعة تحت الحمراء. سوف يلاحظ علماء الفلك العبور والكسوف من GJ 3470 ب في الأطوال الموجية الخفيفة حيث تصبح المخاطر الجوية شفافة بشكل متزايد.

الخلاصة: لأول مرة ، قام الفلكيون بتحليل جو كوكب خارج المجموعة الشمسية متوسط ​​الحجم أكبر بكثير من كوكب الأرض ، ولكنه أصغر من نبتون.

المصدر: كوكب خارج المجموعة الشمسية نبتون مع جو منخفض الميثان من المعدن وغيوم مبعثرة

عبر Hubblesite

عبر UdeMNouvelles