كشف علماء الفلك عن أول صورة لكوكب خارج المجموعة الشمسية التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا. تُظهر الصورة النقطة الساطعة لعالم أثقل بسبع مرات من كوكب المشتري يدور حول نجم على بعد 400 سنة ضوئية تقريبًا. والنتيجة الرائدة هي الأحدث في سلسلة من الاكتشافات المبكرة للكواكب الخارجية من التلسكوب ، واختبارًا للتقنيات التي ستتيح التصوير المباشر للكواكب الشبيهة بالأرض بواسطة التلسكوبات الفضائية المستقبلية.
قال "إنه أمر مبهج" آرين كارتر، عالم فلك في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، وجزء من الفريق الذي عالج الصورة. "النتيجة ، بصراحة ، ممتازة."
JWST ، تلسكوب عقود في طور التكوين التي تم إطلاقها في ديسمبر 2021 وتطفو الآن على بعد مليون ميل من الأرض ، أصبحت تعمل بكامل طاقتها هذا الصيف. لقد رصد بالفعل مجرات بعيدة في فجر الكون وأخذ مناظر رائعة للمشتري ، من بين النتائج المبكرة الأخرى. يقول علماء الفلك إن أداء التلسكوب أفضل بعشر مرات مما كان متوقعا في رصد الكواكب الخارجية.
الصورة الجديدة الموصوفة في ورقة مصاحبة نشرت على الإنترنت الليلة الماضية ، يأتي من فريق بقيادة عالم الفيزياء الفلكية ساشا هينكلي في جامعة إكستر بالمملكة المتحدة. أشار الباحثون إلى نظرية كوكب الأرض في النجم HIP 65426 سريع الدوران ، حيث كان من المعروف بالفعل وجود كوكب ؛ أداة SPHERE على التلسكوب الكبير جدًا في تشيلي أولاً صورت الكوكب في عام 2017. سعى فريق Hinkley لاختبار وتوصيف قدرة JWST على رؤية الكوكب ، ودعا HIP 65426 b.
قام علماء الفلك بتصوير حوالي عشرين كوكبًا خارج المجموعة الشمسية بشكل مباشر ، لكن كوكب جيمس ويب الفضائي سيوسع القدرة بشكل كبير من خلال استخدام مرآته السداسية التي يبلغ عرضها 6.5 مترًا ، متجاوزة أي مرصد أرضي. قال: "إنها لحظة وعد" بروس ماكنتوش، عالم الفيزياء الفلكية والمدير القادم لمراصد جامعة كاليفورنيا.
عملاق يونغ حار
لتصوير HIP 65426 b ، حجب JWST ضوء نجمه المضيف باستخدام قناع صغير المعروف باسم كوروناجراف. قال هينكلي إن هذا كشف عن الكوكب الذي يدور حوله ، والذي أصبح خافتًا بآلاف المرات ، مثل "يراعة حول مصباح كشاف".
يدور HIP 65426 b على بعد 100 مرة من نجمه عن الأرض ، ويستغرق 630 عامًا لإكمال مداره. هذه المسافة تعني أنه من الأسهل رؤية الكوكب مقابل وهج النجم ؛ هذا ، إلى جانب الحرارة الشديدة للكوكب وبالتالي السطوع - تبلغ درجة حرارته الحارقة حوالي 900 درجة مئوية ، وهي حمى متبقية من تكوينه قبل 14 مليون عام فقط - يجعله هدفًا رئيسيًا للتصوير المباشر. قال "لديها درجة حرارة مماثلة لشعلة الشمعة" بيث بيلر، عالم فلك في جامعة إدنبرة شارك في قيادة الفريق.
لقد مكن حجم وحساسية JWST من جمع المزيد من الضوء من هذا الكوكب أكثر مما حصل عليه أي مرصد سابق. (تبدو صورته محببة أكثر من صورة SPHERE فقط لأن JWST يرصد أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء الأطول.) وقد سمح هذا لهينكلي وبيلير وفريقهم بتحسين تقدير كتلة الكوكب ، والتي ربطوها بحوالي سبع كتل من كوكب المشتري ، أي أقل من تقدير SPHERE بحوالي 10. تساعد نتائجهم أيضًا في تحديد نصف قطر الكوكب ، والذي يبلغ 1.4 مرة نصف قطر كوكب المشتري. لا يمكن للنماذج البسيطة لتطور الكواكب أن تشرح بسهولة مجموعة خصائص هذا العالم ؛ وأشار كارتر إلى أن البيانات الجديدة الدقيقة ستسمح للعلماء باختبار النماذج مقابل بعضها البعض و "إحكام فهمنا".
ملامح سطح HIP 65426 b غير مرئية في الصورة ، لكن بيلر قال إنه "من المحتمل أن يبدو مخططًا" مثل كوكب المشتري ، مع وجود أحزمة ناتجة عن الاختلافات في درجة الحرارة والتكوين ، وقد تحتوي على بقع في غلافه الجوي بسبب العواصف أو الدوامات.
الكوكب العملاق غير مضياف للحياة كما نعرفه ، لكنه يمثل فئة من الكواكب الكبيرة التي يتوق العلماء لمعرفة المزيد عنها. ربما كوكب المشتري لعبت دورا رئيسيا في نحت نظامنا الشمسي ، ربما تمكين الحياة على الأرض. قال ماكنتوش: "سيكون من الجيد معرفة ما إذا كان هذا يعمل في أنظمة شمسية أخرى".
نظرًا لأن JWST أكثر استقرارًا بكثير مما كان متوقعًا ، يقول العلماء إنه يجب أن يكون قادرًا على تصوير الكواكب الخارجية الأصغر مما كان متوقعًا - ربما بحجم ثلث كتلة المشتري. قال: "يمكننا تصوير أشياء مثل نبتون وأورانوس لم نقم بتصويرها مباشرة من قبل" إميلي ريكمان، عالم فلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء في ماريلاند ، والذي يقوم بتشغيل JWST.
الآن بعد أن اجتازت جريدة JWST اختبار الطريق ، يعتقد هينكلي أن علماء الفلك سيصطفون لاستخدامها في التقاط صور من عالم آخر. إنه يتوقع أن يرى "العشرات بالتأكيد" بنهاية عمر التلسكوب. "آمل أن يكون الأمر أشبه بالمئات."
تطل في سماء بعيدة
بالإضافة إلى صورة كوكب خارج المجموعة الشمسية ، سيعلن فريق هينكلي في الأيام المقبلة أنهم اكتشفوا مجموعة من الجزيئات في الغلاف الجوي لقزم بني مشتبه به - يُعرف أحيانًا باسم "نجم فاشل" - يدور حول نجم مرافق. وهو أثقل بحوالي 20 مرة من كوكب المشتري ، وله كتلة أقل بقليل من العتبة حيث يمكن أن يبدأ الاندماج في قلبه.
باستخدام أداة على JWST تلتقط ترددات الضوء ، وهي عملية تسمى التحليل الطيفي ، وجد العلماء الماء والميثان وثاني أكسيد الكربون والصوديوم ، وكلها تم الكشف عنها بمستوى غير مسبوق من التفاصيل. اكتشفوا أيضًا سحبًا تشبه الدخان من السيليكا في الغلاف الجوي للقزم البني المرشح ، وهو شيء تم التلميح إليه من قبل في مثل هذه الأجسام ولكن لم يتم إثباته مطلقًا. قال هينكلي: "في رأيي ، هذا هو أعظم طيف تم الحصول عليه على الإطلاق من رفيق شبه نجمي". "لم نر شيئًا مثله من قبل."
يأتي هذا الاكتشاف عقب إعلان صدر الأسبوع الماضي ، عندما أفاد فريق مختلف من علماء الفلك أنهم استخدموا تلسكوب JWST في الكشف عن ثاني أكسيد الكربون في كوكب خارجي عملاق يسمى WASP-39 b يقع على بعد 650 سنة ضوئية من الأرض - وهي المرة الأولى التي شوهد فيها الغاز في كوكب خارج المجموعة الشمسية. اكتشفوا أيضًا جزيءًا غامضًا في الغلاف الجوي. يقوم نفس الفريق أيضًا بدراسة عالمين عملاقين آخرين ، مع توقع نتائج في الأشهر المقبلة ستساعد في تجميع صورة شبه كاملة لتكوين الغلاف الجوي لعمالقة الغاز مثل هذه. قال "هذه هي قوة جيمس ويب" جاكوب بين، عالم فلك في جامعة شيكاغو والقائد المشارك للفريق.
ستنشئ الملاحظات أيضًا "مخزونًا كيميائيًا" سيُظهر ما قد يكتشفه JWST في سماء عوالم صخرية أصغر تشبه الأرض ، كما قال قائد الفريق ناتالي باتالها، عالم فيزياء فلكية في سانتا كروز. وقالت إن الفريق يخطط "لدفع JWST إلى أقصى حدوده" في ملاحظاتهم الغازية العملاقة القادمة ، والتي "ستخبرنا بما يمكننا فعله على الكواكب الأرضية".
فرق أخرى تجري أول ملاحظات JWST من ترابيست -1، نجم قزم أحمر قريب نسبيًا يدور حوله سبعة عوالم صخرية بحجم الأرض. يقع العديد من هذه الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن للنجم ، حيث قد تكون الظروف مواتية للمياه السائلة وحتى الحياة. بينما لا يمكن لـ JWST تصوير الكواكب بشكل مباشر ، فإن التحليل الطيفي سيساعد في تحديد الغازات في غلافها الجوي - وربما حتى تلميحات للغازات التي يمكن أن تشير إلى نشاط بيولوجي. قال ماكنتوش: "ما نريده حقًا هو الأرض".
