تكنولوجيا – أقوى تلسكوب فضائى تابع لناسا يكتشف بخار الماء على كوكب خارجي غريب

ومن المعروف أن GJ 486 b أكبر بنحو 30% من الأرض وتبلغ كتلته نحو 2.8 مرة كتلة كوكبنا، ما يعني أنه عالم صخري بجاذبية أقوى من الأرض. ويدور حول نجم قزم أحمر في أقل من 1.5 يوم أرضي. ومن المتوقع أن يكون الكوكب مواجها لنجمه المضيف بفعل الانغلاق المداري أو التقييد المدي، مع جانب نهاري دائم وجانب ليلي دائم.

وهو قريب جدا من نجمه ليكون داخل المنطقة الصالحة للسكن، حيث تبلغ درجة حرارة سطحه نحو 430 درجة مئوية (800 درجة فهرنهايت).

ومع ذلك، تظهر ملاحظات جيمس ويب، باستخدام مقياس طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec)، أن الكوكب الخارجي الصخري على بعد نحو 26 سنة ضوئية من الأرض، أنه يبدو أنه يحتوي على بخار الماء.

ويمكن أن يكون بخار الماء من الغلاف الجوي الذي يغلف الكوكب، وفي هذه الحالة يجب أن يتجدد باستمرار بسبب الخسائر الناجمة عن الإشعاع النجمي. ولكن هناك احتمال مماثل يقول إن بخار الماء هو في الواقع ناجم عن الطبقة الخارجية للنجم المضيف البارد للكوكب.

وستساعد ملاحظات جيمس ويب الإضافية على الإجابة على سؤال: هل يمكن لكوكب صخري الحفاظ على الغلاف الجوي أو إعادة تكوينه في بيئة قاسية بالقرب من نجم قزم أحمر؟.

النجوم الأكثر شيوعا في الكون هي النجوم القزمة الحمراء، ما يعني أنه من المرجح العثور على الكواكب الخارجية الصخرية التي تدور حول مثل هذا النجم.

والنجوم القزمية الحمراء باردة، لذلك يجب على الكوكب أن يعانقها في مدار ضيق ليبقى دافئا بدرجة كافية لاستضافة الماء السائل (بمعنى أنه يقع في المنطقة الصالحة للسكن).

وهذه النجوم نشطة أيضا، خاصة عندما تكون صغيرة، وتطلق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية التي يمكن أن تدمر الغلاف الجوي للكواكب. ونتيجة لذلك، فإن أحد الأسئلة المفتوحة والمهمة في علم الفلك هو ما إذا كان بإمكان كوكب صخري الحفاظ على الغلاف الجوي أو إعادة تكوينه في مثل هذه البيئة القاسية.

وللمساعدة على الإجابة على هذا السؤال، استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لدراسة كوكب خارجي صخري يعرف باسم GJ 486 b.

وإذا كان بخار الماء مرتبطا بالكوكب، فهذا يشير إلى أن له غلافا جويا على الرغم من درجة حرارته الحارقة وقربه من نجمه.

وشوهد بخار الماء على الكواكب الخارجية الغازية من قبل، ولكن حتى الآن لم يتم اكتشاف غلاف جوي نهائي حول كوكب خارجي صخري. ومع ذلك، يحذر الفريق من أن بخار الماء يمكن أن يكون على النجم نفسه، على وجه التحديد، في أماكن النجوم الباردة، وليس من الكوكب على الإطلاق.

وقالت سارة موران من جامعة أريزونا في توكسون، المؤلفة الرئيسية للدراسة: “نرى إشارة ومن شبه المؤكد أنها ناتجة عن الماء. لكن لا يمكننا أن نعرف حتى الآن ما إذا كان هذا الماء جزءا من الغلاف الجوي للكوكب، أي أن للكوكب غلافا جويا، أو إذا كنا نشهد فقط توقيعا مائيا قادما من نجم”.

وأضاف كيفن ستيفنسون من مختبر الفيزياء التطبيقية بجامعة جونز هوبكنز في لوريل، ماريلاند، الباحث المشارك في الدراسة أن “بخار الماء في الغلاف الجوي على كوكب صخري ساخن سيمثل اختراقا كبيرا لعلوم الكواكب الخارجية. ولكن يجب أن نتوخى الحذر ونتأكد من أن النجم ليس الجاني”.

ولاحظ الفريق عمليتي عبور، مدة كل منهما نحو ساعة. ثم استخدموا ثلاث طرق مختلفة لتحليل البيانات الناتجة. والنتائج الثلاثة كانت متسقة من حيث أنها تظهر طيفا مسطحا في الغالب مع ارتفاع مثير للاهتمام في أقصر أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

وقام الفريق بتشغيل نماذج حاسوبية تدرس عددا من الجزيئات المختلفة، وخلصوا إلى أن المصدر الأكثر احتمالا للإشارة هو بخار الماء.

وفي حين أن بخار الماء يمكن أن يشير إلى وجود الغلاف الجوي على GJ 486 b، فإن التفسير المعقول أيضا هو بخار الماء من النجم. من المثير للدهشة، أنه حتى في شمسنا، يمكن أن يوجد بخار الماء أحيانا في البقع الشمسية لأن هذه البقع باردة جدا مقارنة بالسطح المحيط بالنجم. والنجم المضيف لـ GJ 486 b هو أكثر برودة بكثير من الشمس، لذلك سيتركز المزيد من بخار الماء داخل نقاط النجوم الخاصة به. ونتيجة لذلك، يمكن أن تخلق إشارة تحاكي الغلاف الجوي للكواكب.