صورة فنان لكوكب خارجي مع جو منتفخ.
(الصورة: © NASA)
اتضح أن الكواكب الخارجية يمكن أن تكون حلوة مثل رحلة إلى معرض الدولة: عالمان اكتشفهما تلسكوب كبلر الفضائي التابع لناسا لهما نفس كثافة حزمة حلوى القطن. الكواكب ، التي تدور حول نجم صغير يبلغ عمره حوالي 500 مليون سنة فقط ، هي عوالم حديثة بحجم عرض عمالقة الغاز تقريبًا ، على الرغم من أنها تزن أقل من 10 أضعاف كتلة الأرض.
باستخدام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا ، أجرى الباحثون ملاحظات متابعة لعالمين "لذيذين" ، معروفين باسم Kepler-51b و Kepler-51d. ووجدوا أن الأجواء المنتفخة في العالم تحتوي على الأرجح على ضباب يمتد عالياً فوق سطحهم. وضعتها الأجواء الموسعة للعالم في فئة نادرة من الكواكب الخارجية ، النفخات الفائقة.
وقالت جيسيكا روبرتس الشهر الماضي "هذه هي الكواكب الخارجية الأقل كثافة حتى الآن". قدمت النتائج الأولية خلال الاجتماع نصف السنوي 232 للجمعية الفلكية الأمريكية في دنفر. ساعد أحد طلاب الدراسات العليا في جامعة كولورادو بولدر وروبرتس في إجراء مقارنة تشبه الأرض للكواكب. وجدت نظيرًا غير عادي للثديين - علاج حلو. [اكتشافات الكوكب الفضائي الأكثر إثارة للاهتمام لعام 2017]
وقالت "أريدك أن تتخيل كواكب عملاقة مصنوعة من حلوى القطن".
"جبابرة رقيق حقا"
في عام 2011 ، اكتشف كبلر عالمًا منخفض الكثافة يدور حول النجم الشاب كبلر 51 ؛ أكدت دراسات لاحقة أن الكوكب لديه شقيقان. تتمتع جميع الكواكب الثلاثة بجو منتفخ ، وتشير الملاحظات الأولية إلى كثافتها المنخفضة.
لفتت النفخات الفائقة انتباه مستشار الدكتوراه لروبرتس في بولدر ، زاشوري بيرتا طومسون ، الذي اشتبه في أن دراسة الأجواء المنتفخة سيكون أسهل في الدراسة من الأجواء الأكثر استقرارًا حول العوالم الأخرى. جنبا إلى جنب مع العديد من الزملاء ، استخدم العلماء هابل لاستكشاف كيمياء الغلاف الجوي من 51 ب و 51 د حيث مر الزوجان مرتين بين نجمهما والأرض. العالم الثالث ، 51c ، قام فقط بقص حافة شمس النظام ، مما أبقى الغلاف الجوي مخفيًا ، وبالتالي لم يكن جزءًا من الدراسة الجديدة.
وجد الباحثون أن كلا الكوكبين أنتج إشارة تشير إلى أن جزيئات دقيقة تسمى الهباء الجوي تهيمن على الغلاف الجوي. يمكن إنشاء هذه الهباء الجوي من قبل بنوك سحابية ضخمة ، أو يمكن أن تكون علامة على ضباب يحيط بالكوكب.
قال روبرتس "أفضل تخمين لنا هو أننا لا نتعامل مع نوع من التكثيف السحابي". "ما نتعامل معه على الأرجح هو نوع من الضباب الكيميائي الضوئي الذي لا نعرفه إلا من صنعه."
في النظام الشمسي ، أكبر قمر زحل ، تيتان ، هو القمر الوحيد الذي تهيمن عليه طبقة الضباب المصنوعة من الهيدروكربونات ، على الأرجح الميثان والإيثان. قد يوفر القمر الضخم نظرة ثاقبة على النفخات الفائقة ، والتي يمكن أن تحمل نسخة ممتدة من الضباب.
قال روبرتس "ربما ننظر إلى بعض جبابرة رقيق حقا". [ضباب الشفق يضيء فوق تيتان القمر الكبير في زحل في صور كاسيني الرائعة]
كواكب حلوى القطن
يتطلب حساب كثافة الكوكب العودة إلى فيزياء المدرسة الثانوية. كثافة الجسم هي كتلته مقسومة على حجمه. يتم تحديد الحجم من خلال نصف قطرها. ساعدت قياسات هابل الدقيقة الباحثين على تقييد كتلة الكواكب الخارجية بشكل أفضل. للعثور على نصف قطرها - وبالتالي حجمها - يقارن العلماء حجم الكوكب بنجمه. من خلال إعادة النظر في ما كان معروفًا عن النجم ، تمكنت روبرتس وزملاؤها من تحديد نصف قطر أكثر دقة.
يبلغ حجم كتلة Kepler-51b ضعف كتلة الأرض ونصف قطرها أكبر بحوالي سبع مرات ، وتدور حول نجمها كل 45 يومًا. مع مداره الذي يبلغ 130 يومًا ، يكون Kepler-51d أكبر قليلاً ، حوالي 7.5 أضعاف كتلة الأرض التي يبلغ نصف قطرها عشرة أضعاف تقريبًا من كوكبنا. يأخذ الأخ الثالث ، كبلر -51 سي ، 85 يومًا للسفر حول النجم ولديه حوالي أربعة أضعاف نصف قطر الأرض.
من خلال الجمع بين الكتلة المحدثة والنصف قطر المنقح ، يمكن للباحثين حساب أن كثافة الكواكب تتراوح من 0.03 جرامًا إلى 0.06 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب. هذا هو عُشر كثيف مثل زحل ، وهو الكوكب الأقل كثافة في النظام الشمسي ، والذي سيطفو في الماء إذا تمكنت من العثور على حوض استحمام كبير بما يكفي.
إن معرفة ما يعنيه ذلك من الناحية الواقعية سيستغرق المزيد من العمل ، لكن روبرتس كان مصمماً.
كان فكرها الأول عن أعشاب من الفصيلة الخبازية. صهرت مجموعة في الميكروويف لكنها وجدت أن الحلوى البيضاء لا تزال كثيفة للغاية.
وقالت لموقع Space.com: "كانت تلك مجرد فوضى مريعة".
بالنسبة لخصومات حلوى القطن ، توجهت إلى متجر بقالة واشترت حاويات من حلوى القطن. لم تكن المواد المغزولة حديثًا كثيفة بما فيه الكفاية ، لكنها كانت تأمل أن تعمل الأحواض المعبأة مسبقًا. قامت بقياس حجم الحاوية ووزنت المواد لحساب كثافتها ، والتي كانت مطابقة قريبة للنفث الفائق.
قال روبرتس "لقد اشتريت الكثير من هذه الأحواض ، كان الصراف مثل ، يجب أن تكون من محبي حلوى القطن".
"كنت مثل العلم."
الكواكب الصغيرة
لماذا هذه العوالم كثيفة؟ يعتقد روبرتس أن شبابهم قد يلعبون دورًا رئيسيًا. تتشكل الكواكب بينما يتصادم الغبار والصخور لبناء عالم. عندما يكون القلب الصخري ضخمًا بما يكفي ، تسحب جاذبيته بغاز أخف لخلق جو.
وفقًا للنماذج ، تشكلت النفخات الثلاثة الفائقة خارج خط الثلج في نظامها ، وهو الحد غير المرئي حول النجوم المركزية حيث يكون الغاز باردًا بما يكفي لتكثفه إلى الجليد. ثم هاجرت الكواكب إلى الداخل لتصل إلى مداراتها الحالية. عندما اقتربوا من النجم الدافئ ، ذاب الجليد الخاص بهم وخلق جوًا غازيًا بدأ في الانتفاخ.
بينما تبدأ الكواكب بالدفء من التصادمات التي تكونتها ، فإنها تبرد بمرور الوقت ، مما يتسبب في تقلص المواد. في الوقت نفسه ، تجرد الرياح النجمية بعضًا من غلافها الجوي. وفقًا لروبرتس ، تشير النماذج إلى أنه في الـ5 مليار سنة القادمة ، عندما تكون أقدم قليلاً من الأرض اليوم ، سيبدو 51b أشبه بكوكب نبتون النموذجي. لأنها بعيدة عن النجم ، قالت إن "51d ستكون على الأرجح مجرد لعبة غريبة ، لأنها لا تحتوي على الكثير من أجوائها".
وقال روبرتس "في غضون بضعة مليارات من السنين سنرى هذه الكواكب أصغر مما هي عليه الآن".
وقال روبرتس إذا استطعت الوقوف على أحد النفخات الفائقة (بافتراض أن لها سطح صخري) ، فمن المحتمل أن يكون ضغط الغلاف الجوي مرتفعًا للغاية. وأضافت أنه سيكون من الأفضل لك أن تطفو أعلى في الجو حيث سيكون الضغط أقل.
وقالت في وقت مبكر من حياتها ، ربما تتباهى الأرض بجوها المنتفخ ، على الرغم من أنها ربما فقدت ذلك بسرعة كبيرة.
يخطط العلماء لتقديم أبحاثهم للنشر في وقت لاحق من هذا الصيف.
الآن نحن بحاجة فقط إلى العوالم الحلوة لممارسة ألوان حلوى القطن ، مثل الأزرق أو الوردي أو الأرجواني أو الأخضر!
