اكتشف علماء الفلك كوكبين يدوران حول نجمين منفصلين يتعرضان لحرارة شديدة من نجومهما. كلا الكوكبين يتفككان أمام أعيننا من خلال التلسكوبات، تاركين وراءهم آثارًا من الحطام تشبه تلك التي تتركها المذنبات. كلاهما كواكب ذات فترة مدارية قصيرة جدًا (USPs) تدور بسرعة حول نجومها.
تعتبر هذه الكواكب فئة نادرة فرعية من USPs ليست ضخمة بما يكفي للاحتفاظ بمادتها. يعرف علماء الفلك فقط ثلاثة كواكب أخرى تتفكك.
تشتهر USPs بمداراتها السريعة للغاية، حيث تكمل بعضها مدارًا في بضع ساعات فقط. نظرًا لقربها الشديد من نجومها، فإنها تتعرض لحرارة شديدة وإشعاع نجمي وجاذبية قوية.
العديد من USPs تكون مقيدة جاذبيًا بنجمها، مما يحول الجانب المواجه للنجم إلى جحيم. نادرًا ما تتجاوز USPs ضعف نصف قطر الأرض، ويعتقد علماء الفلك أن حوالي واحد من كل 200 نجم مشابه للشمس لديه واحد منها. تم اكتشاف هذه الكواكب مؤخرًا وتدفع حدود فهمنا للأنظمة الكوكبية.
هناك العديد من الأسئلة التي لم يتم الإجابة عليها حول USPs. آلية تشكيلها غير واضحة، على الرغم من أنها قد تكون انتقلت إلى مواقعها بدلاً من أن تتشكل هناك. يصعب مراقبتها بسبب قربها الشديد من النجوم، مما يجعل الأسئلة المتعلقة بهياكلها صعبة الإجابة عليها.
لحسن الحظ، رصد فريقان منفصلان الباحثون هذين الكوكبين المتفكين. بينما يفرغون محتوياتهم في الفضاء تاركين ذيولاً خلفهم، يمنحون علماء الفلك فرصة لرؤية ما بداخلهم.
الملاحظات الجديدة موجودة في ورقتين جديدتين متاحتين على موقع arxiv.org المسبق للطباعة. واحدة بعنوان “كوكب صخري متفكك مع ذيول بارزة تشبه المذنب حول نجم ساطع.” المؤلف الرئيسي هو مارك هون، باحث ما بعد الدكتوراه في مكتب علوم TESS بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). ستشار إليه هنا لاحقاً باسم دراسة MIT.
“نعلن عن اكتشاف BD+054868Ab ، وهو كوكب خارجي عابر يدور حول قزم K ساطع بفترة 1.27 يوم”، كتب المؤلفون. اكتشف مركبة TESS الفضائية هذا الكوكب وتظهر ملاحظاته “عمق عبور متغير وملفات عبور غير متناظرة”، كما تنص الورقة.
هذه الخصائص تشير إلى الغبار القادم من الكوكب المحطم والذي يشكل ذيولاً: واحدة على الحافة الأمامية وواحدة على الحافة الخلفية. حجم جزيئات الغبار في كل ذيل مختلف؛ حيث يحتوي الذيل الأمامي على غبار أكبر والذيل الخلفي يحتوي على حبيبات أدق.
“معدل تبخر هذا الكوكب كارثي تمامًا ، ونحن محظوظون للغاية لأننا نشهد الساعات الأخيرة لهذا الكوكب المحتضر”، قال هون.
“الكوكب المتفكك الذي يدور حول BD+05 4868 A لديه أكثر الذيوع وضوحا حتى الآن”. قال المؤلف الرئيسي هون: “الذيول الناتجة عن هذا الكوكب الذي يتبخر بسرعة عملاقة”. طوله حوالي 9 ملايين كم يحيط بأكثر من نصف مدار هذا الكوب نحو النجم كل 30 ساعة ونصف”.
تظهر دراسة MIT أن هذا الكوب يفقد كتلة بمعدل يعادل عشرة أضعاف كتلة الأرض لكل مليار سنة مضت . نظرًا لأن الجسم ربما يكون بحجم قمر الأرض تقريباً ، فسوف يتم تدميره تماماً خلال بضعة ملايين سنة فقط .
قال هون: “معدل تبخر هذا العالم كارثي تماماً ، ونحن محظوظون جداً لأننا نشهد الساعات الأخيرة لهذا العالم المحتضر”.
النجم المضيف ربما يكون أكبر قليلاً سنًّى مقارنة بالشمس ولديه رفيق قزم أحمر يفصلهما حوالي 130 وحدة فلكية . يعتقد المؤلفون أن هذا العالم هو مرشح ممتاز للدراسات اللاحقة باستخدام JWST . ليس فقط النجم ساطع ولكن العبور عميق أيضًا . بسبب الذيوع الأمامية والخلفية يمكن أن تستمر العبور لمدة تصل إلى 15 ساعة .
“إن سطوع النجم المضيف ، جنباً إلى جنب مع عمق العبور النسبي للكوب (0,8-2,0%) يجعل BD+054868Ab هدف رئيسياً لدراسات التركيب لكواكب صخرية خارج النظام الشمسي والتحقيقات بشأن طبيعة العوالم التي تتلاشى بشكل كارثي”، كما أوضحوه .
قال آفي شابوير ، عالم أبحاث بمعهد MIT كافلي لعلم الفلك والفضاء ومؤلف مشارك للدراسة : “ما هو مثير للغاية بشأن BD+05 4868 Ab هو أنه يمتلك ألمع نجم مضيف بين بقية الأنظمة المتفكة – حوالي مئة مرة أكثر إشراقا مقارنة بـ K2-22 – مما يجعله معيارا للدراسات المستقبلية لهذه الأنظمة”.
قبل دراستنا كانت الثلاثة الأخرى المعروفة للكواكب المتفكة تدور حول نجوم خافتة مما جعل دراستهم تحديًا كبيرًأ “.
الورقة الثانية هي “عالم صخري متفكّكَ مُغطّى بالغبار والغاز: ملاحظات منتصف الأشعة تحت الحمراء لـ K2-22b باستخدام JWST.” المؤلف الرئيسي هو نيك توساي طالب دكتوراه في جامعة ولاية بنسلفانيا يعمل في مركز الدراسات الخارجية والعوالم القابلة للسكنى . ستشار إليه هنا لاحقا باسم دراسة ولاية بنسلفانيا .
كتب المؤلفون : “إن المواد التي تتصاعد عن سطحه وتتجمد خارج نطاق الجاذبية تمثل الأرجح الطبقات الداخلية السابقة المنقولة حرارياً نحو السطح المنصهر”.
في هذه الدراسة تمكن العلماء عبر استخدام MIRI الخاص بـ JWST وأيضًأ عبر تلسکوبات أخرى لرصد حطام ذلك العالم الخارجي . تظهر الملاحظات أن المادة القادمة منه لا يُحتمل أنها مادة قلب الحديد بل هي “متوافقة مع بعض أشكال المعادن السيليكات المغنيسيومية والتي يُحتمل أنها تأتي مِن مادة الوشاح” كما أوضحوه .
قال توساي : “هؤلاء العمال يقذفون أحشاءهم حرفيًا نحو السماء لنا ومع JWST لدينا أخيرَا الوسائل لدراسة تركيبهم ورؤية ما تصنعه حقائق أخرى تدور حول النجوم الأخرى”.
لا يمكن رؤية ما داخل كواكب نظامنا الشمسي رغم أنّ موجات الزلزال وملاحظات أخرى تعطي العلماء فكرة جيدة نسبيًّأ عن باطن الأرض . عبر فحص الأحشاء القادمة مِن K2-22b يتعلم العلماء ليس فقط عن ذلك العالم بل أيضًا بالتمديد عن بقية العوالم الصخرية الأخرى , المفارقة أنهم بعيدُون جدًا عَنّا .
“K2-22b لديه ملف عبوري غير متناظر حيث يظهر غلاف الغبار الناتج عنه أمام النجم مشيراً لأدلة وجود ذيوع ممتدة مثل مذنب.”
قال البروفيسور جايسن رايت أستاذ علم الفلك وعلم الفيزياء الفلكية بجامعة ولاية بنسليفانيا : “إنه فرصة رائعة ومحظوظة لفهم باطن كواكب اليابسة”.
وأضاف رايت: “من الرائع أنه قياس مباشرة لباطن تلك الأجرام السماوية ضمن نظام الشمس أمرٌ مُثير للتحديات – لدينا عينّة محدودة جداً مِن وشاح الأرض ولا وصول لنا لذلك الخاص بكُويبر أو الزهرة أو المريخ – لكن ها نحن نجد عوالم بعيدة مئات السنوات الضوئية ترسل أحشاءََ لها للفضاء وتضيء لنا لتكون موضوع دراسات بواسطة مطيافات الضوء الخاصة بنا.”
“إنّه فرصة رائعة ومحظوظة لفهم باطن تلك الأجرام السماوية”، أضاف رايت.
بينما اكتشف TESS ذلك العالم المتفتت بالدراسة السابقة , وجد Kepler الآخر أثناء مهمته الممتدة K2 والذي يدور حول نجمه القزم M خلال تسعة ساعات ونصف الساعة فقط . توجد أدلة وجود ذيله ضمن تغير منحنى ضوءه .”التغير الدراماتيكي ضمن عمق عبوره الضوئي (0–1,3%) بالإضافة لشكل العبورة غير المنتظم يوحي بأننا نشاهد غيمة مؤقتة مِن الغبار المُتبخرة فوق سطح عالم آخر مخفي,” تقول ورقة MIT
وفقَا للمؤلِّفين قد تكون هذه أول مرة نشاهد فيها انبعاث الغاز مِن عالم بخاري .”قد تُشكل ميزات الطيف الأقصر لـ MIRI … أولى المشاهد المباشرة لمميزات الغاز الناجمة عن عالم بخاري,” تقول الورقة
“من غير المتوقع أنّ النماذج الأكثر توافقَا مع هذه القياسات تبدو وكأنَّ لها خصائص مشتقات ثلجٍ (NO و CO2)،” كتب المؤلِّفون رغم أنّ الطيف يبدو بشكل عام متوافق مع جسم صخري إلا أنّ وجود NO و CO2 يعتبر مفاجئ نوعا ما إذ إنَّ هذين العنصرين أقرب للأجسام الثلجية مثل المذنبات بدلاً مِن الصخور
“لقد كان الأمر فعلاً نوعٌ مِن لحظة ‘من طلب ذلك؟’ ” قال توساى عند العثور علي الميزات الثلجية لذا فإن الباحثين حريصُون علي توجيهِ JWST إلي ذلك العالم مرة أخري للحصول علي بيانات أفضل وأكثر دقة يمكن لنقاط متعددة توليد نتائج كهذه ولا يمكن إلا للبيانات الأفضل مساعدة علماء الفضاء لمعرفة ماذا يحدث بالفعل
على الرغم أننا لا زلنا نتواجد بالأيام الأولى لرصد مثل هؤلاء العمال إلا إنَّ العلماء لديهم بعض التوقعات لا تزال النتائج الحالية تخالف تلك التوقعات إذ توقع الكثير منهم العثور علي بقايا قلب الحديد لهؤلاء الـUSPS
وقال رايت الذي شاركَ أيضاً بتأليف دراسة سابقة كيف يستخدم JWST لاستقصاء تلك الأطراف الخارجية :”لم يكن لدينا أي فكرة ماذا نتوقع”. كنّا نتمنى أنهم قد يحتفظُون بأوشاحِهِم أو حتى مواد قشرِيّة كانت تُتبخّر “. كان جهاز التحليل الطيف MIDIR الخاص بـJWST الأداة المثالية للتحقق لأنه سيقوم بتحليل المواد القشرِيّة والسيليكات والمعدنية المختلفة بطريقة مختلفة يستطيع بها تحديد الاختلاف بين أنواع المواد المختلفة.”
بعد ذلك يأمل الفريقان العلميّان بتوجيه الـJWST إلي BD+05 4868 Ab وفقَ دراسة MIT حيث إنَّ نجمه أكثر إشراقا بكثير مقارنة ببقية النجوم المعروفة بأنها تحتوي علي الـUSPS المُتفكة مصدر الضوء اللامع يسهل كثيرًَا الحصول علي نتائج أقوى بواسطة الـJWST
وقال شابوير:”ماهو مثير للغاية بشأن BD +05 4868 Ab أنه يمتاز بألمع مضيف بين بقية الأنظمة المُتفكة -حوالي مئة مرة أكثر إشراقا مقارنة بـK2-22 – مما يجعله معيار لدراسات مستقبلِيه لهذه الأنظمة”
قبل دراستنا كانت الثلاثة الأخرى المعروفة للكواكب المُتفكة تدورحولنجوم خافتة ممّا جعل دراستَهُم تحديًا كبيرًأ “.
حين تم إطلاق الـJWST لم يكن مُوجه لرصد الأكوان الخارجة ولكن البحث الحالي يظهر طريقة جديدة لاستخدام التلسكوپ القوي المفاجآت كهذه جزءٌ أساسي لكل تلسكوپ جديد أو جهود رصد وغالبًا مايترقب الباحثُون حدوثُهُم
وقال شابوير:”نوع البيانات الذي يجب علينا الحصول عليه سيكون رائع جدا”. أثبتت هذه الدراسات صحة نهج فهم باطن الأكوان الخارجية وفتحت الباب أمام خط بحث جديدة بالكامل باستخدام الـJWST”
تم نشر المقال الأصلي بواسطة Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.
