لقد أثبت تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بالفعل براعته في النظر إلى الماضي من خلال تصوير الأجسام على مسافات بعيدة، ولكن الاختراق الجديد قد يجعل الأداة القوية تعمل تقريبًا مثل كرة بلورية علمية. النظام الشمسي.
قدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي تنبؤاته عندما شكل كوكبان خارجيان، أو “كواكب خارجية”، تدور حول نجمين ميتين مختلفين، أو “أقزام بيضاء”، خطًا مباشرًا نادرًا محتملًا.
لا تشبه الكواكب بقوة عمالقة الغاز في النظام الشمسي كوكب المشتري وزحل فحسب، بل تعمل الأقزام البيضاء أيضًا بمثابة نظير لمصير الشمس. عندما تصبح الشمس قزمًا أبيض، يمكن أن يؤدي هذا التحول إلى تدمير الكواكب الداخلية للنظام الشمسي – وصولاً إلى كوكب المشتري.
وقالت سوزان: “تم اكتشاف عدد قليل جدًا من الكواكب حول النجوم القزمة البيضاء. والأمر غير المعتاد في هذين الكوكبين هو أنهما يشبهان الكواكب الموجودة في نظامنا الشمسي الخارجي من حيث درجة الحرارة والعمر والكتلة والفصل المداري أكثر من أي كوكب تم اكتشافه سابقًا”. مولالي، المؤلف الرئيسي للدراسة، لم تتم مراجعته بعد، وقال عالم فلك في معهد علوم التلسكوب الفضائي لموقع Space.com. “يوفر هذا الفرصة الأولى لمعرفة الشكل الذي قد يبدو عليه النظام الكوكبي بعد وفاة نجمه.”
متعلق ب: هذا الكوكب الخارجي “المحظور” ضخم جدًا بالنسبة لنجمه
لقطة من مستقبلنا
تمت ملاحظة الكواكب المرشحة مباشرة بواسطة أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) التابعة لـ JWST أثناء دورانها حول الأقزام البيضاء WD 1202-232 وWD 2105-82. يقع المرشح لكوكب خارج المجموعة الشمسية على مسافة من مضيفه القزم الأبيض تبلغ 11.5 ضعف المسافة بين الأرض والشمس. أما المرشح الآخر فيقع على مسافة أبعد من نجمه الأم الميت، أي حوالي 34.5 مرة المسافة بين كوكبنا ونجمنا.
في حين أن كتل الكواكب غير مؤكدة حاليًا، يقدر مولالي وزملاؤه ما بين 1 إلى 7 أضعاف كتلة كوكب المشتري، أكبر كوكب في النظام الشمسي.
عندما تستنفد الشمس مخزونها من الوقود لعمليات الاندماج النووي التي تحدث في مركزها خلال حوالي 5 مليارات سنة، فسوف تنتفخ لتصبح عملاقًا أحمر. ومع ذلك، يستمر الاندماج النووي في طبقاته الخارجية. ستشهد الطبقات الخارجية لنجمنا تذهب إلى المريخ وتبتلع عطارد والزهرة والأرض والكوكب الأحمر نفسه. في نهاية المطاف، تبرد هذه الطبقات الخارجية، تاركة وراءها نواة نجمية مشتعلة والتي أصبحت الآن قزمًا أبيض محاطًا بسديم كوكبي من مادة نجمية مستنفدة.
ومع ذلك، تشير اكتشافات الكواكب الخارجية هذه إلى ما يحدث عندما تموت الكواكب خارج كوكب المريخ، وهي العمالقة الغازية المشتري وزحل.
وقال مولالي: “من المتوقع أن تصبح شمسنا نجما قزما أبيض في حوالي 5 مليارات سنة”. “بعد موت النجم، نتوقع أن تتحرك الكواكب إلى الخارج، في مدارات أوسع. لذلك إذا قمت بإرجاع عقارب الساعة إلى الوراء على هذه الكواكب، فإنك تتوقع أن تكون منفصلة في المدار، مثل كوكب المشتري وزحل.
“إذا تمكنا من تأكيد هذه الكواكب، فإنها ستقدم دليلا مباشرا على أن الكواكب مثل المشتري وزحل يمكن أن تنجو من موت نجمها المضيف.”
كما أن الأقزام البيضاء في مركز الاكتشاف ملوثة بعناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”. وقد يشير هذا إلى ما يحدث للأجسام الموجودة في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري بعد موت الشمس.
وأوضح مولالي: “نعتقد أن الكواكب العملاقة تسبب تلوثًا معدنيًا عن طريق حقن المذنبات والكويكبات في أسطح النجوم”. “إن وجود هذه الكواكب يقوي العلاقة بين التلوث المعدني والكواكب. وبما أن 25% إلى 50% من الأقزام البيضاء تظهر هذا النوع من التلوث، فهذا يعني أن الكواكب العملاقة شائعة حول النجوم القزمة البيضاء”.
لذلك، فإن أي كويكبات تنجو من موت الشمس من المرجح أن يقذفها المشتري وزحل على جثتها.
يعد هذا الاكتشاف المزدوج مثيرًا للاهتمام يتجاوز مجرد التنبؤ بمستقبل نظامنا الكوكبي، فهو يمثل أيضًا إنجازًا علميًا نادرًا.
اكتشاف حي نادر للكواكب الخارجية
منذ اكتشاف أولى الكواكب الخارجية في منتصف التسعينيات، اكتشف علماء الفلك حوالي 5000 عالم يدور حول نجوم خارج النظام الشمسي. وفقا لجمعية الكواكباعتبارًا من أبريل 2020، تم اكتشاف 50 فقط من هذه الكواكب الخارجية عن طريق التصوير المباشر.
وذلك لأن أي ضوء من كوكب على هذه المسافة الكبيرة عادة ما يحجبه الضوء الشديد للنجم الأم للكوكب، مما يجعل الاكتشاف المباشر لكوكب خارج المجموعة الشمسية يشبه إلى حد ما النظر إلى يراعة تجلس في ضوء منارة مشتعل.
ونتيجة لذلك، عادة ما يتم رؤية الكواكب الخارجية من خلال التأثير الذي تحدثه على ضوء نجمها، إما عن طريق التسبب في انخفاض في ناتج الضوء أثناء مرورها، أو عن طريق “العبور” أو “القفز” على وجه النجم. الكوكب يسحب النجم بالجاذبية.
وقال مولالي: “لقد قمنا بتصوير هذين الكوكبين الخارجيين مباشرة، مما يعني أننا التقطنا صورة لهما وننظر إلى الضوء الذي ينتجه الكوكب”. “تم اكتشاف معظم الكواكب الخارجية المكتشفة باستخدام طريقة العبور أو عن طريق قياس حركة النجم. هذه الطرق غير المباشرة تفضل الكواكب القريبة جدًا من النجم. التصوير المباشر أفضل في العثور على الكواكب البعيدة عن النجم. المسافات المدارية واسعة.”
وأوضح أنه من خلال الكشف المباشر عن هذه الكواكب، فتح تلسكوب جيمس ويب الفضائي إمكانية مواصلة دراسة هذه العوالم؛ يمكن للعلماء الآن البدء في استكشاف أشياء مثل تكوين الغلاف الجوي للكواكب وقياس كتلتها ودرجات حرارتها بشكل مباشر.
وأضاف مولالي أنه لم يكن كل ما وجده هو وفريقه حول هذه الكواكب الخارجية غير متوقع، وأن الشذوذات يمكن أن تغير طريقة تفكير علماء الفلك حول الكواكب الخارجية بشكل عام.
وبدلاً من ذلك، قد توفر السمات المميزة للعوالم المستهدفة تلميحات مثيرة في اتجاه الأقمار الخارجية التي طال انتظارها.
“إذا كانت هذه كواكب، فمن المدهش أنها ليست حمراء في منتصف الأشعة تحت الحمراء كما نتوقع. إن كمية الضوء التي يجمعها تلسكوب جيمس ويب الفضائي عند 5 و7 ميكرون أكثر سطوعًا مما نتوقع لكلا المرشحين من الكواكب الخارجية. ما مدى سطوعها عند 15 ميكرون”، واختتم مولالي. “هذا يمكن أن يتحدى فهمنا لفيزياء وكيمياء الأجواء للكواكب الخارجية.
“أو قد يعني ذلك أن هناك مصدرًا آخر للضوء، مثل القمر الساخن الذي يدور حول الكوكب.”
أبحاث المجموعة متاحة كطبعة أولية على موقع Research Repository arXiv.
