منوعات

يرسم ويب التابع لناسا خريطة الطقس على كوكب يبعد 280 سنة ضوئية

نجح فريق دولي من الباحثين في استخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لرسم خريطة للطقس على الكوكب الخارجي العملاق للغاز الساخن WASP-43 b.

تشير قياسات السطوع الدقيقة عبر نطاق واسع من ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة، بالإضافة إلى نماذج مناخية ثلاثية الأبعاد وملاحظات سابقة من التلسكوبات الأخرى، إلى وجود سحب سميكة وطويلة تغطي الجانب الليلي من سماء صافية على الجانب النهاري ورياح استوائية تتجاوز 5000 درجة. اميال. في الساعة خلط غازات الغلاف الجوي حول الكوكب.

يعد هذا المسح مجرد أحدث عرض لعلم الكواكب الخارجية الذي أصبح ممكنًا الآن بفضل قدرة ويب غير العادية على قياس التغيرات في درجات الحرارة واكتشاف غازات الغلاف الجوي على بعد مليارات الأميال.

“كوكب المشتري الساخن” مغلق مديًا

WASP-43 b هو كوكب خارج المجموعة الشمسية “المشتري الساخن”: يشبه في الحجم كوكب المشتري، ويتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم، وهو أكثر سخونة بكثير من أي من الكواكب العملاقة في نظامنا الشمسي. على الرغم من أن نجمه أصغر حجمًا وأكثر برودة من الشمس، إلا أن WASP-43 b يدور على مسافة 1.3 مليون ميل فقط، أو أقل من 1/25ذ المسافة بين عطارد والشمس.

مع مثل هذا المدار الضيق، يكون الكوكب مغلقًا مديًا، حيث يكون أحد الجانبين مضاءًا باستمرار والآخر في ظلام دائم. على الرغم من أن الجانب الليلي لا يتلقى أبدًا إشعاعًا مباشرًا من النجم، إلا أن الرياح الشرقية القوية تحمل الحرارة إلى الجانب النهاري.

منذ اكتشافه في عام 2011، تمت ملاحظة WASP-43 باستخدام العديد من التلسكوبات، بما في ذلك تلسكوب هابل التابع لناسا وتلسكوبات سبيتزر الفضائية المتقاعدة الآن.

وأوضح تايلور بيل، الباحث في معهد البحوث البيئية بمنطقة الخليج والمؤلف الرئيسي: “باستخدام هابل، يمكننا أن نرى بوضوح وجود بخار ماء على الجانب النهاري. واقترح كل من هابل وسبيتزر أنه قد تكون هناك سحب على الجانب الليلي”. من دراسة منشورة. اليوم في علم الفلك الطبيعي. “لكننا كنا بحاجة إلى قياسات أكثر دقة من ويب للبدء فعليًا في رسم خريطة لدرجة الحرارة والغطاء السحابي والرياح وتكوين الغلاف الجوي الأكثر تفصيلاً في جميع أنحاء الكوكب.”

خريطة درجة الحرارة واستنتاج الطقس

على الرغم من أن WASP-43 b صغير جدًا، وباهت، وقريب جدًا من نجمه بحيث لا يتمكن التلسكوب من رؤيته مباشرة، إلا أن فترة مداره القصيرة التي تبلغ 19.5 ساعة فقط تجعله مثاليًا للتحليل الطيفي لمنحنى الطور، وهي تقنية تتضمن قياس التغيرات الصغيرة في سطوع النجم. نظام نجم كوكبي عندما يدور الكوكب حول النجم.

وبما أن كمية متوسط ​​ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من جسم ما تعتمد إلى حد كبير على حرارته، فيمكن بعد ذلك استخدام بيانات السطوع التي التقطها ويب لحساب درجة حرارة الكوكب.

استخدم الفريق أداة Webb للأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) لقياس الضوء الصادر من نظام WASP-43 كل 10 ثوانٍ لأكثر من 24 ساعة. وأوضح بيل: “من خلال المراقبة عبر مدار كامل، تمكنا من حساب درجة حرارة الجوانب المختلفة للكوكب أثناء دورانها باتجاه رؤيتنا”. “من هناك، يمكننا بناء خريطة تقريبية لدرجات الحرارة في جميع أنحاء الكوكب.”

تظهر القياسات أن متوسط ​​درجة حرارة الجانب النهاري يبلغ حوالي 2300 درجة فهرنهايت (1250 درجة مئوية)، وهي ساخنة بدرجة كافية لتشكيل الحديد. وفي الوقت نفسه، يكون الليل أكثر برودة بشكل ملحوظ عند 1100 درجة فهرنهايت (600 درجة مئوية). تتيح البيانات أيضًا تحديد موقع النقطة الأكثر سخونة على الكوكب (“النقطة الساخنة”)، والتي تنحرف قليلاً نحو الشرق من النقطة التي تستقبل معظم الإشعاع النجمي، حيث يكون النجم في أعلى ارتفاع في سماء الكوكب. ويحدث هذا التغيير بسبب الرياح الأسرع من الصوت، والتي تحرك الهواء الساخن باتجاه الشرق.

وقال المؤلف المشارك مايكل رومان من جامعة ليستر في المملكة المتحدة: “إن حقيقة قدرتنا على رسم خريطة لدرجة الحرارة بهذه الطريقة هي شهادة حقيقية على حساسية واستقرار ويب”.

ولتفسير الخريطة، استخدم الفريق نماذج جوية ثلاثية الأبعاد معقدة مثل تلك المستخدمة لفهم طقس الأرض ومناخها. ويظهر التحليل أن الجزء الليلي من المحتمل أن يكون مغطى بطبقة سميكة وعالية من السحب التي تمنع بعض ضوء الأشعة تحت الحمراء من الهروب إلى الفضاء. ونتيجة لذلك، فإن الليل – على الرغم من دفئه الشديد – يبدو أكثر قتامة وبرودة مما كان سيكون عليه لو لم تكن هناك غيوم.

مفقودة غاز الميثان والرياح القوية

كما أن الطيف الواسع من ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة الذي التقطه ويب جعل من الممكن قياس كمية بخار الماء (H2O) والميثان (CH4) في جميع أنحاء الكوكب. وقالت المؤلفة المشاركة جوانا بارستو من الجامعة المفتوحة في المملكة المتحدة: “لقد منحنا ويب الفرصة لتحديد الجزيئات التي نلاحظها بالضبط ووضع بعض القيود على وفرتها”.

وتظهر الأطياف علامات واضحة لبخار الماء على الجانب الليلي وعلى الجانب النهاري من الكوكب، مما يوفر معلومات إضافية حول سمك السحب وارتفاعها في الغلاف الجوي.

والمثير للدهشة أن البيانات تظهر أيضًا وضوحًا عدم وجود الميثان في أي مكان في الغلاف الجوي. على الرغم من أن الجانب النهاري حار جدًا بحيث لا يمكن وجود الميثان (يجب أن يكون معظم الكربون على شكل أول أكسيد الكربون)، إلا أن الميثان يجب أن يكون مستقرًا ويمكن اكتشافه على الجانب الليلي الأكثر برودة.

وأوضح بارستو: “حقيقة أننا لا نرى غاز الميثان تخبرنا أن سرعة الرياح WASP-43b يجب أن تصل إلى حوالي 5000 ميل في الساعة”. “إذا قامت الرياح بنقل الغاز من الجانب النهاري إلى الجانب الليلي وبالعكس بسرعة كافية، فلن يكون هناك وقت كافٍ للتفاعلات الكيميائية المتوقعة لإنتاج كميات يمكن اكتشافها من الميثان على الجانب الليلي”.

يعتقد الفريق أنه بسبب هذا الاختلاط الذي تحركه الرياح، فإن كيمياء الغلاف الجوي هي نفسها في جميع أنحاء الكوكب، وهو أمر لم يكن واضحًا في العمل السابق مع هابل وسبيتزر.

تم إجراء مراقبة MIRI لـ WASP-43 كجزء من برامج Webb Early Release Science، والتي تزود الباحثين بمجموعة كبيرة وقوية ومفتوحة الوصول من البيانات لدراسة مجموعة واسعة من الظواهر الكونية.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى