يقدم علماء الفلك "دليلًا ميدانيًا" للكواكب الخارجية المعروفة باسم كواكب المشتري الساخنة

أصبحت كواكب المشترى الساخنة - وهي كواكب غازية عملاقة تتسابق حول نجومها المضيفة في مدارات ضيقة للغاية - أقل غموضًا إلى حد ما بفضل دراسة جديدة تجمع بين النمذجة النظرية والملاحظات التي أجراها تلسكوب هابل الفضائي.

بينما ركزت الدراسات السابقة في الغالب على العوالم الفردية المصنفة على أنها&مثل ؛ كوكب المشتري الحار&مثل ؛ نظرًا لتشابههما السطحي مع عملاق الغاز في نظامنا الشمسي ، فإن الدراسة الجديدة هي الأولى التي تبحث في مجموعة أكبر من العوالم الغريبة. نشرت فيعلم الفلك الطبيعي، الدراسة ، التي قادها باحث في جامعة أريزونا ، تزود علماء الفلك بمؤشر ميداني غير مسبوق&مثل ؛ إلى كوكب المشتري الحار ويقدم نظرة ثاقبة لتكوين الكواكب بشكل عام.

على الرغم من أن علماء الفلك يعتقدون أن حوالي 1 من كل 10 نجوم فقط تستضيف كوكبًا خارجيًا في فئة كوكب المشتري الساخن ، فإن الكواكب الغريبة تشكل جزءًا كبيرًا من الكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن ، نظرًا لحقيقة أنها أكبر وأكثر إشراقًا من الأنواع الأخرى من الكواكب الخارجية ، مثل ككواكب صخرية أكثر شبهاً بالأرض أو كواكب غازية أصغر وأكثر برودة. يتراوح حجمها من حوالي ثلث حجم كوكب المشتري إلى 10 كتل كوكب المشتري ، جميع كواكب المشترى الساخنة تدور حول نجمها المضيف من مسافة قريبة للغاية ، وعادة ما تكون أقرب بكثير من كوكب عطارد ، الكوكب الأعمق في نظامنا الشمسي ، من الشمس. A"؛ year"؛ على كوكب المشتري الحار النموذجي يستمر لساعات ، أو على الأكثر بضعة أيام. للمقارنة ، يستغرق عطارد ما يقرب من ثلاثة أشهر لإكمال رحلة حول الشمس.

نظرًا لمداراتهم القريبة ، يُعتقد أن معظم ، إن لم يكن كل ، كواكب المشتري الحارة محبوسين في احتضان عالي السرعة مع نجومهم المضيفة ، حيث يتعرض أحد الجانبين إلى الأبد لإشعاع النجم&# 39 ؛ والآخر يكتنفه في ظلام دائم. يمكن أن ترتفع درجة حرارة سطح كوكب المشتري الساخن النموذجي إلى ما يقرب من 5000 درجة فهرنهايت ، مع&مثل ؛ أكثر برودة&مثل ؛ تصل العينات إلى 1400 درجة - ساخنة بدرجة كافية لصهر الألومنيوم.

البحث ، الذي قادته ميجان مانسفيلد ، زميل ناسا ساغان في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا ، استخدم الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب هابل الفضائي الذي سمح للفريق بقياس أطياف الانبعاث مباشرة من كواكب المشتري الساخنة ، على الرغم من حقيقة أن هابل لا يستطيع تصوير أي من هذه الكواكب مباشرة.

& مثل ؛ هذه الأنظمة ، هذه النجوم وكواكبها الساخنة ، بعيدة جدًا عن حل النجم الفردي وكوكبه ،&مثل ؛ قال مانسفيلد.&مثل ؛ كل ما يمكننا رؤيته هو نقطة - مصدر الضوء المشترك للاثنين.&مثل ؛

استخدمت مانسفيلد وفريقها طريقة تعرف باسم الكسوف الثانوي لاستخراج المعلومات من الملاحظات التي سمحت لهم بالتعمق في الكواكب&# 39 ؛ أجواء واكتساب نظرة ثاقبة على هيكلها وتركيبها الكيميائي. تتضمن هذه التقنية ملاحظات متكررة لنفس النظام ، حيث تلتقط الكوكب في أماكن مختلفة في مداره ، بما في ذلك عندما ينخفض ​​خلف النجم.

& مثل ؛ نقيس بشكل أساسي الضوء المشترك القادم من النجم وكوكبه ونقارن هذا القياس بما نراه عندما يكون الكوكب مختبئًا خلف نجمه ،&مثل ؛ قال مانسفيلد.&مثل ؛ هذا يسمح لنا بطرح مساهمة النجم&# 39 ؛ وعزل الضوء المنبعث من الكوكب ، على الرغم من أننا لا نستطيع رؤيته مباشرة.&مثل ؛

قدمت بيانات الكسوف للباحثين نظرة ثاقبة حول التركيب الحراري للأغلفة الجوية لكوكب المشتري الحار وسمحت لهم ببناء ملفات تعريف فردية لدرجات الحرارة والضغط لكل منها. ثم قام الفريق بتحليل الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء ، وهو عبارة عن مجموعة من الأطوال الموجية خارج النطاق الذي يمكن أن يراه البشر ، قادمًا من كل نظام كوكب المشتري الساخن لما يسمى بخصائص الامتصاص. نظرًا لأن كل جزيء أو ذرة لها ملف امتصاص خاص بها ، مثل بصمة الإصبع ، فإن النظر إلى أطوال موجية مختلفة يسمح للباحثين بالحصول على معلومات حول التركيب الكيميائي لكواكب المشتري الساخنة. على سبيل المثال ، إذا كان الماء موجودًا في الغلاف الجوي للكوكب ، فسوف يمتص الضوء عند 1.4 ميكرون ، والذي يقع في نطاق الأطوال الموجية التي يمكن أن يراها هابل جيدًا.

& مثل ؛ بطريقة ما ، نستخدم الجزيئات لمسح الغلاف الجوي على هذه المشترى الساخنة ،&مثل ؛ قال مانسفيلد.&مثل ؛ يمكننا استخدام الطيف الذي نلاحظه للحصول على معلومات حول ما يتكون منه الغلاف الجوي ، ويمكننا أيضًا الحصول على معلومات حول شكل هيكل الغلاف الجوي.&مثل ؛

ذهب الفريق إلى أبعد من ذلك من خلال قياس بيانات الرصد ومقارنتها بنماذج العمليات الفيزيائية التي يعتقد أنها تعمل في أجواء كواكب المشتري الحارة. تطابق المجموعتان بشكل جيد للغاية ، مما يؤكد أن العديد من التنبؤات حول الكواكب&# 39 ؛ يبدو أن الطبيعة القائمة على العمل النظري صحيحة ، وفقًا لما قاله مانسفيلد ، الذي قال إن النتائج&مثل ؛ مثيرة لأنها لم تكن مضمونة بأي شيء.&مثل ؛

تشير النتائج إلى أن جميع كواكب المشترى الساخنة ، وليس فقط الـ19 المدرجة في الدراسة ، من المحتمل أن تحتوي على مجموعات مماثلة من الجزيئات ، مثل الماء وأول أكسيد الكربون ، إلى جانب كميات أصغر من الجزيئات الأخرى. يجب أن ترقى الاختلافات بين الكواكب الفردية إلى كميات نسبية متفاوتة من هذه الجزيئات. كشفت النتائج أيضًا أن خصائص امتصاص الماء الملحوظة تباينت قليلاً من كوكب المشتري الساخن إلى الآخر.

& "معًا ، تخبرنا نتائجنا أن هناك فرصة جيدة لأن تكون لدينا عناصر الصورة الكبيرة التي تم اكتشافها والتي تحدث في كيمياء هذه الكواكب ، &" قال مانسفيلد.&مثل ؛ في نفس الوقت ، كل كوكب له تركيبته الكيميائية الخاصة ، وهذا يؤثر أيضًا على ما نراه في ملاحظاتنا.&مثل ؛

وفقًا للمؤلفين ، يمكن استخدام النتائج لتوجيه التوقعات حول ما قد يتمكن علماء الفلك من رؤيته عند النظر إلى كوكب المشتري الساخن الذي لم تتم دراسته من قبل. أثار إطلاق تلسكوب ناسا الرائد الإخباري&، تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، المقرر في 18 ديسمبر ، صائدي الكواكب الخارجية متحمسين لأن ويب يستطيع الرؤية في نطاق أوسع بكثير من ضوء الأشعة تحت الحمراء ، وسيسمح بمزيد من نظرة مفصلة على الكواكب الخارجية ، بما في ذلك كواكب المشتري الساخنة.

& مثل ؛ ما زلنا لا نعرف الكثير عن كيفية تشكل الكواكب بشكل عام ، وإحدى الطرق التي نحاول بها فهم كيفية حدوث ذلك هي النظر إلى أجواء هذه الكواكب الساخنة كواكب المشتري ومعرفة كيف يجب أن يكونوا في مكانهم ،&مثل ؛ قال مانسفيلد.&مثل ؛ باستخدام بيانات هابل ، يمكننا النظر إلى الاتجاهات من خلال دراسة امتصاص الماء ، ولكن عندما نتحدث عن تكوين الغلاف الجوي ككل ، فهناك العديد من الجزيئات المهمة الأخرى التي تريد النظر إليها ، مثل سيعطينا أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون و JWST فرصة لرصد هذه أيضًا.&مثل ؛