منذ ما يقرب من عشرين عاما، كان العلماء ’55 Cancri e.’ يتتبعون إشارات مزعجة من كوكب ضخم يعرف باسم
يمكن أن يصل “كوكب الجحيم” الناري – وهو ما يسمى بالأرض الفائقة على بعد حوالي 40 سنة ضوئية – إلى درجات حرارة تصل إلى 4400 درجة فهرنهايت خلال ساعات النهار.
قريبًا، بمساعدة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، يأمل الباحثون في فك تشفير تلك الإشارات بالكامل، مما يثبت ما إذا كان الكوكب قد طور غلافه الجوي بالكامل أم لا تحت الحرارة الشديدة لنجمه الأم.
أثناء عبور الكوكب لهذا النجم، كوبرنيكوس، سجل العلماء كسوفًا صغيرًا وهالات من الضوء من نجم كوبرنيكوس أثناء مروره عبر الغلاف الجوي الجهنمي لـ 55 Cangiri E باتجاه الأرض.
تم تطوير نظرية جديدة عن الغلاف الجوي المتبخر والمتجدد لـ 55 Cancri e، والتي نُشرت في سبتمبر/أيلول الماضي، بعد إعادة فحص سجلات تلك الكسوفات.
توقع الباحث الجديد: يتمتع 55 Cancri e بـ “غلاف جوي ثانوي رقيق وغير مستقر”، يتجشأ باستمرار بسبب نشاطه البركاني الدائم.
وبعد اكتشاف 55 Cancri e في عام 2004، قرر العلماء أنه قد يحتوي على براكين، وحمم متدفقة، ورياح عالية السرعة يمكن أن تمطر عواصف صخرية.
وحتى على جانبه الليلي البارد، تبلغ درجة حرارة 55 كانكري إي في الحرارة الحارقة للصخور المنصهرة، حوالي 2060 فهرنهايت.
ووفقا لليلي تشاو من مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية في معهد فلاتيرون في نيويورك، فإن الكوكب “حار للغاية بحيث لا يمكن لأي شيء نعرفه البقاء على السطح”.
ال دراسة جديدة باستخدام الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء التي تم جمعها من ثلاثة تلسكوبات فضائية منفصلة، قام 55 Cangri بتصميم نموذج للتركيب الغازي لهذا الغلاف الجوي الذي يبدو متغيرًا حول e.
في جوهر الأمر، يُعتقد أن براكين الكوكب الجحيم تنفث الغاز الساخن باستمرار، والمعروف بشكل طبيعي باسم “إطلاق الغازات”، والذي من شأنه أن يغمر الكوكب بأكمله في طبقات جديدة من الغلاف الجوي.
ولكن سرعان ما، مثل الساعة، يجرد إشعاع شمسه الشديد والرياح الشمسية 55 Cancri e من معظم غلافه الجوي الحار المنعش.
لكن بحسب مؤلف الدراسة الجديدة، وهو عالم فيزياء فلكية كيفن هينج ومن جامعة لودفيج ماكسيميليان في ألمانيا، فإن هذا الإغراء المتمثل في وجود جو جديد لن يترك الكوكب بالكامل “صخرًا أصلعًا”، كما اقترحت النظريات السابقة.
وكتب هنغ: “على الرغم من هذا التباين، فإن حركة المرور الخاصة بها عميقة”. [the area of eclipsing planet to its eclipsed star] مستقر نسبيًا مع مرور الوقت ويتناقض مع المواد غير الشفافة.
وبعبارة أخرى، حتى في أقصى حالاته “الصلع” سيكون هناك بعض الغلاف الجوي، ولكن يمكن رؤيته فقط عبر التوقيع الحراري للأشعة تحت الحمراء.
اكتشف هينج أدلة من ثلاثة تلسكوبات مدارية، بما في ذلك تلسكوب سبيتزر الفضائي وتلسكوب تشيوبس الفضائي.
وكتب هنغ: “مع هروب الغلاف الجوي المقذوف وإعادة ملئه، فإنه يتكيف بسرعة مع التوازن الإشعاعي وتقلبات درجات الحرارة تختلف من عمق كسوف الأشعة تحت الحمراء”.
بحث هنغ – الذي قبلته المجلة رسائل مجلة الفيزياء الفلكيةولكن لم تتم مراجعته بعد – فقد تم اختبار الغلاف الجوي لـ 55 Cancri E بحثًا عن غازات محتملة مختلفة للمساعدة في تأكيد فرضيته.
ووجد أن أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون أكثر وفرة من الميثان.
وكتب هنغ: “تم استبعاد أجواء الميثان النقي لأنها لا تنتج ما يكفي من تشتت رايلي”.
تشتت رايلي عبارة عن مجموعة من القوانين التي تم اختبارها عبر الزمن حول كيفية انحناء الغلاف الجوي وترطيبه وتفاعله بشكل عام مع الضوء، وقد سُميت على اسم الفيزيائي البريطاني اللورد رايلي في القرن التاسع عشر، وهو أول من صاغ هذا المبدأ.
وفقًا للنظريات السابقة حول عالم جهنمي حقيقي، عندما لا يكون هناك غطاء من الغاز حول 55 Cancri e، يصدر الكوكب ضوء الأشعة تحت الحمراء فقط.
وقد توقع هؤلاء العلماء سابقًا أنه عند وجود غلاف جوي، يساهم كل من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء المتقلبة في الإشارة المرسلة.
لكن نظرية هينج تستكشف نموذجًا رياضيًا “لإثبات المفهوم” يركز على مصادر ضوء الأشعة تحت الحمراء، حيث يوجد دائمًا غلاف جوي رقيق وكمي.
ويأمل علماء الفيزياء الفلكية، بما في ذلك هينغ، أن يمكّن تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا من قياس التغيرات في الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي من “كوكب الجحيم” الواقع بين تلسكوبات كوبرنيكوس والتلسكوبات القريبة من الأرض في مركز نظامها الشمسي. .
“كوكب الجحيم” قريب جدًا من نجمه المضيف لدرجة أنه يكمل كل مدار جديد في أقل من 20 ساعة، مما قد يساهم في بيئته غير المستقرة، ولكنه يعني أيضًا عمليات عبور متعددة وكسوفات متعددة لجمع البيانات.
وكتب هينج في ورقته البحثية الجديدة: “من المحتمل أن تسمح الملاحظات القادمة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي بقياس درجة حرارة الغلاف الجوي والضغط السطحي، بالإضافة إلى درجة حرارة السطح”.
