أجرى تلسكوب جيمس ويب الفضائي تحليلاً مفصلاً للكوكب WASP-39b، وكشف عن الظروف الجوية المختلفة على الجانبين "الصباحي" و"المساء" لكوكب بعيد. هذا كوكب خارجي مغلق مديًا وله ظروف جوية مختلفة في الصباح والمساء. يكون الجو باردًا في الصباح وأكثر سخونة في المساء.
أصبح قياس الأجواء للكواكب الخارجية (الكواكب خارج نظامنا الشمسي) باستخدام التلسكوبات القوية متاحًا لبعض الوقت. ومع ذلك، كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن الغلاف الجوي هو نفسه في جميع أنحاء الكوكب بأكمله.
يركز التحليل الجديد، الذي نُشر في 15 يوليو في مجلة Nature، على كوكب يتمتع بأجواء غير عادية، ويكشف عن جوانبه "الصباحية" و"المسائية" الفريدة. وأجرى الدراسة معهد علوم التلسكوب الفضائي، مع جزء من التحليل الذي أجراه باحث في إمبريال كوليدج لندن.
الكوكب العملاق، المسمى WASP-39b، له نصف قطر أكبر من كوكب المشتري ولكن كتلته مماثلة لزحل ويدور حول نجم يبعد حوالي 700 سنة ضوئية عن الأرض. كما أنه قريب جدًا من نجمه، مما يتسبب في أن تتجاوز درجة حرارة سطحه القصوى اليومية 1000 درجة مئوية (1800 درجة فهرنهايت)، مما يعني أنه يستغرق نفس القدر من الوقت لإكمال دورة "يومية" واحدة كما هو الحال لإكمال دورة مدارية واحدة.
وهذا يعني أيضًا أنه "مقفل مديًا": فنفس الجانب من الكوكب يواجه النجم دائمًا، تمامًا كما يواجه نفس الجانب من القمر الأرض دائمًا. وهذا يخلق جانب "نهار" ثابت وجانب "ليلي" ثابت للكوكب، ولكن الأهم من ذلك، أن هناك أيضًا جانب "صباح" و"مسائي" بينهما.
قال الدكتور جيمس كيرك من قسم الفيزياء في إمبريال كوليدج لندن: "لا توجد مثل هذه الكواكب في النظام الشمسي، لكن معظم الكواكب التي لاحظناها تدور حول نجوم بعيدة قريبة نسبيًا ولها مدارات قصيرة، مثل WASP-39b. الآن، تمكنا من اختبار نظرياتنا حول هذه الكواكب وقياس جوانب الشفق والشفق للكواكب الخارجية بشكل مباشر على نطاق واسع من الأطوال الموجية لأول مرة".
علق نيستور إسبينوزا، الباحث في الكواكب الخارجية في معهد علوم التلسكوب الفضائي والمؤلف الأول للدراسة: "هذا التحليل مثير للاهتمام أيضًا بشكل خاص لأنك تحصل على معلومات ثلاثية الأبعاد حول الكوكب لم تكن متاحة من قبل. لأننا نستطيع أن نرى أن الحافة تكون أكثر دفئًا في الليل، مما يعني أنها أكثر رقيقًا قليلاً. لذلك، من الناحية النظرية، هناك توسع صغير بالقرب من نهاية الجانب الليلي من الكوكب".
ويكتشف العلماء معلومات حول الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية عن طريق قياس الضوء الذي يتلقاه الكوكب عندما يمر أمام نجمه. في هذه العملية، يتغير ضوء النجم أثناء ترشيحه عبر الغلاف الجوي للكوكب. يمكن للأدوات الموجودة على متن تلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشاف هذه التغييرات، من خلال توقيعات محددة تكشف عن جزيئات مختلفة في الغلاف الجوي.
ومع ذلك، تفترض هذه التقنية أن الغلاف الجوي هو نفسه تقريبًا عبر سطح الأرض.
في WASP-39b، يكون الجانب النهاري الذي يواجه النجم دائمًا أكثر سخونة من الجانب الليلي. وبسبب الطريقة التي يدور بها الكوكب، يُعتقد أن هذا الاختلاف الكبير في درجة الحرارة يخلق رياحًا قوية عند خط الاستواء تتحرك في اتجاه واحد. وهذا يشكل "نسيم الصباح" و"نسيم المساء". "نسيم الصباح" هو رياح الليل الباردة التي تهب على جانب النهار، في حين أن "نسيم المساء" هو رياح النهار الحارة التي تهب على جانب الليل. تظهر البيانات أن درجات الحرارة في المساء أعلى بكثير، حيث تصل إلى 800 درجة مئوية (1500 درجة فهرنهايت)، بينما تكون درجات الحرارة في الصباح أكثر برودة نسبيًا عند 600 درجة مئوية (1100 درجة فهرنهايت).
ويرتبط تكوين السحب بدرجة الحرارة، لذا توقع الفريق أن يكون عدد السحب مختلفا في الصباح والمساء. لقد اختبروا ذلك باستخدام عدة طرق لتحليل بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ووجدوا أنه، كما كان متوقعًا، كان هناك عدد أكبر من السحب في الصباح مقارنة بالمساء.
طور الدكتور كيرك إحدى تقنيات التحليل التي تركز فقط على الضوء الذي يستقبله الكوكب عندما يبدأ وينتهي عبر سطح النجم. نظرًا لأن حواف الكوكب فقط هي التي "تلمس" قرص النجم في هذه اللحظات، فإن ضوء النجم يتم ترشيحه فقط عبر جوانب الصباح أو المساء من الغلاف الجوي، على التوالي. وتتناسب نتائج التحليل بشكل جيد مع التحليلات الأخرى التي أجراها أعضاء آخرون في الفريق، والذي يضم باحثين من الولايات المتحدة وأوروبا.
ويأمل الفريق الآن في توسيع تحليله ليشمل بيانات من المزيد من الأدوات الموجودة في تلسكوب جيمس ويب الفضائي. يحمل التلسكوب أدوات تحلل الضوء في مجموعة من الأطوال الموجية، من المرئي إلى الأشعة تحت الحمراء، وتكشف عن مزيد من التفاصيل حول الاختلافات في الغلاف الجوي للكوكب WASP-39b.
قال الدكتور كيرك: "الآن بعد أن أثبتنا جدوى هذه الطريقة على تلسكوب جيمس ويب الفضائي، والدقة العالية جدًا لـ تلسكوب جيمس ويب الفضائي، فإن هذا يفتح حقًا طريقة جديدة لنا لفهم وقياس الدوران الجوي للكواكب الخارجية، والتي كنا في السابق غير حساسين لها إلى حد كبير."
تم تجميعها من /ScitechDaily