قد تكون موجات الحرارة على الأرض مزعجة وخطيرة بالنسبة للبعض ، لكن كوكبنا لا يملك شيئًا في عالم WASP-76 الحار الشديد الحرارة.
ألقى علماء الفلك نظرة عميقة على كوكب خارج المجموعة الشمسية بدرجات حرارة عالية بما يكفي لتبخير الحديد ، حيث وصلت إلى حوالي 4350 درجة فهرنهايت (2400 درجة مئوية). في هذه العملية ، حدد الفريق 11 عنصرًا كيميائيًا في الغلاف الجوي للكوكب وقاس مدى وفرتها.
والجدير بالذكر أن بعض العناصر المكونة للصخور المكتشفة على هذا الكوكب البعيد لم يتم قياسها بعد في عمالقة الغاز في النظام الشمسي زحل والمشتري.
قال قائد الفريق وجامعة مونتريال: “الأوقات نادرة حقًا عندما يعلمنا كوكب خارج المجموعة الشمسية على بعد مئات السنين الضوئية شيئًا عن نظامنا الشمسي لا يمكننا معرفته”. معهد تروتييه لأبحاث الكواكب الخارجية دكتوراه. ستيفن بيليتير قال في بيان. “هذا هو الهدف من هذه الدراسة.”
متعلق ب: تم اكتشاف 4 كواكب خارجية بعيدة المنال من نوع “نبتون الصغيرة” في لعبة الغميضة
يقع الكوكب الغريب WASP-76 b على بعد حوالي 634 سنة ضوئية في كوكبة الحوت ، ويصبح حارًا بشكل لا يصدق من قربه من نجمه الأم. يُصنف هذا الكوكب الخارجي على أنه كوكب “جوبيتر شديد الحرارة” ، وهو كوكب ضخم قريب جدًا من نجمه ، ويبلغ حوالي واحد على اثني عشر المسافة التي يبعدها عطارد عن نجمه WASP-76 إلى الشمس.
هذا يعطي WASP-76 b ، الذي يستغرق 1.8 يومًا من أيام الأرض للدوران حول نجمه ، بعض الخصائص الأخرى غير العادية. على الرغم من أن كتلة كوكب المشتري تبلغ 85٪ فقط ، إلا أنه يبلغ ضعف عرض عملاق النظام الشمسي الغازي وستة أضعاف حجمه. والنتيجة هي إشعاع شديد من نجمه الذي “يبصق” الكوكب.
خضع WASP-76 b لفحص مكثف منذ اكتشافه كجزء منه برنامج Wide Angle Search for Planets (WASP) في عام 2013. أدى ذلك إلى توصيف العديد من العناصر في الغلاف الجوي. اكتشف في عام 2020 ، يتبخر الحديد على جانب كوكب مغلق مدّياً ، ويواجه انفجارات نجمية إلى “الجانب الليلي” البارد بشكل دائم ، حيث يتكثف بشكل دائم في مواجهة الفضاء ، ويسقط كمطر حديدي.
بدفع من الدراسات السابقة لـ WASP-76 b ، تم إلهام Pelletier للحصول على ملاحظات جديدة لـ WASP-76 b باستخدام مقياس الطيف البصري عالي الدقة MAROON-X في تلسكوب Gemini North الذي يبلغ ارتفاعه 8 أمتار في هاواي ، وهو جزء من الجوزاء الدولي. مرصد. سمح ذلك للفريق بدراسة تكوين كوكب المشتري شديد الحرارة بتفاصيل غير مسبوقة.
بسبب درجات حرارة WASP-76 b المذهلة ، تبخرت العناصر التي تشكل عادةً صخور الكواكب الأرضية الشبيهة بالأرض ، مثل المغنيسيوم والحديد ، وأصبحت محاصرة كغازات في الغلاف الجوي العلوي للكوكب.
وهذا يعني أن دراسة هذا العالم يمكن أن تمنح علماء الفلك نظرة ثاقبة لا مثيل لها عن وجود ووفرة العناصر المكونة للصخور في الأغلفة الجوية للكواكب العملاقة. هذا غير ممكن للكواكب العملاقة الباردة مثل كوكب المشتري لأن هذه العناصر تعيش قليلاً في الغلاف الجوي بحيث لا يمكن اكتشافها.
ما اكتشفه بيليتيير وزملاؤه أثناء دراستهم لـ WASP-76 b هو أن وفرة العناصر مثل المنغنيز والكروم والمغنيسيوم والفاناديوم والباريوم والكالسيوم لا تتطابق فقط مع وفرة هذه العناصر في نجمها ، ولكن أيضًا كميات. وجدت في الشمس.
الوفرة الأساسية المرصودة ليست عشوائية ؛ الهيدروجين والهيليوم هما نتيجة معالجة الأجيال المتعاقبة من النجوم على مدى مليارات السنين. النجم يكوّن عناصر أثقل حتى ينفد وقود الاندماج النووي ويموت في انفجار مستعر أعظم. يطلق هذا الانفجار هذه العناصر في الفضاء ، وتصبح اللبنات الأساسية للنجوم التالية ، والمواد المتبقية حول هذه النجوم الصغيرة هي أقراص كوكبية أولية ، والتي ، كما يوحي الاسم ، يمكن أن تشكل الكواكب. هذا يعني أن هناك نجومًا من أعمار متشابهة مع تركيبات متشابهة من عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم ، والتي يسميها علماء الفلك “المعادن”.
تتشكل الكواكب الأرضية مثل كوكبنا من خلال عمليات أكثر تعقيدًا ، وتحتوي على عناصر أثقل بكثير من نجومها. تُظهر هذه الدراسة الجديدة أن WASP-76 b له تركيب مشابه لنجمه ، مما يعني أن تركيبه مشابه لتكوين قرص كوكبي أولي من المواد التي انهارت مع ولادتها. قد يكون هذا صحيحًا بالنسبة لجميع الكواكب العملاقة.
ومع ذلك ، لم يكن كل ما تم اكتشافه حول تكوين WASP-76 b متوقعًا. اكتشف الفريق أن بعض العناصر في الغلاف الجوي لـ Wasp-76b “مستنفدة”.
وقال بيليتييه: “هذه العناصر التي يبدو أنها مفقودة من الغلاف الجوي لـ WASP-76 b ، مثل التيتانيوم والألومنيوم ، تتطلب درجات حرارة عالية لتبخر”. “وفي الوقت نفسه ، فإن تلك التي تتطابق مع توقعاتنا ، مثل المنغنيز والفاناديوم والكالسيوم ، تتبخر جميعها عند درجات حرارة منخفضة قليلاً.”
وأوضح الفريق هذا النقص على أنه يشير إلى أن تكوين الغلاف الجوي العلوي للكواكب الغازية العملاقة حساس لدرجة الحرارة. اعتمادًا على درجة الحرارة التي يتكثف عندها عنصر ما ، فإنه إما يظل غازًا في الغلاف الجوي العلوي أو يتكثف إلى سائل ويختفي عندما يغوص في الطبقات السفلية. من تحت الغلاف الجوي ، لا يمتص العنصر الضوء ، والملاحظات ليس لها “بصمة” مميزة.
يوضح بيليتيير: “إذا تم تأكيد هذا الاكتشاف ، فإن هذا يشير إلى أن اثنين من الكواكب الخارجية العملاقة لهما درجات حرارة مختلفة قليلاً عن بعضهما البعض”. “مثل إناءين من الماء ، أحدهما مجمد عند درجة حرارة -1 درجة مئوية ، والسائل عند درجة حرارة + 1 درجة مئوية. على سبيل المثال ، يوجد الكالسيوم في WASP-76 b ، ولكنه قد لا يكون كذلك. كوكب أكثر برودة قليلاً.”
حقق الفريق اكتشافًا مهمًا آخر حول الغلاف الجوي لـ WASP-76 b ؛ يحتوي على مركب كيميائي أكسيد الفاناديوم. تم اكتشاف هذا المركب لأول مرة في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية. سيكون هذا الاكتشاف ذا أهمية كبيرة لعلماء الفلك لأن أكسيد الفاناديوم يمكن أن يكون له تأثير كبير على الكواكب العملاقة الساخنة.
وأوضح بيليتيير أن “هذا الجزيء يلعب دورًا مشابهًا للأوزون الموجود في الغلاف الجوي للأرض: فهو فعال للغاية في تسخين الغلاف الجوي العلوي”. “يؤدي هذا إلى زيادة درجة الحرارة كدالة للارتفاع ، بدلاً من انخفاضها كما هو معتاد على الكواكب الأكثر برودة.”
وجد الفريق نيكلًا أكثر مما كان متوقعًا حول WASP-76 b ، مما يشير إلى أنه في مرحلة ما من تاريخه ، ابتلع الكوكب الغازي العملاق عالمًا أرضيًا صغيرًا يشبه عطارد.
سيستمر علماء الفلك وراء هذه الاكتشافات في دراسة هذا الكوكب الخارجي وعوالم أخرى مماثلة ، في محاولة لمعرفة كيف تؤثر درجة الحرارة على تكوين غلافهم الجوي. أثناء قيامهم بذلك ، قال الفريق إنهم يأملون في أن يكونوا قادرين على تطبيق بعض ما تعلموه على الكواكب العملاقة الأقرب إلى الوطن.
تم وصف البحث في ورقة بحثية نشرت يوم الأربعاء (14 يونيو) في المجلة طبيعة.