اكتشف علماء فلك من جامعة شيكاغو، باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، كوكبًا خارج المجموعة الشمسية يغير بشكل جذري فهم الكواكب خارج النظام الشمسي. والجسم الجديد، المسمى PSR J2322-2650b، له كتلة مماثلة لكوكب المشتري ولكن له خصائص فريدة، ويجمع بين خصائص الكوكب وجسم كوني غريب لم يتمكن العلماء من تفسيره من قبل.
ونشرت النتائج في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية.
الحي الغريب للنجم النابض
يدور PSR J2322-2650b حول نجم نيوتروني سريع الدوران أو نجم نابض على مسافة قريبة للغاية – على بعد 1.61 مليون كيلومتر فقط من النجم النابض. تحت تأثير الإشعاع المكثف والجاذبية القوية، يتشوه هذا الكوكب على شكل ليمونة. تيارات الطاقة والجسيمات عالية الطاقة تجعل الظروف على السطح وفي الغلاف الجوي قاسية للغاية.
وقال مايكل تشانغ من جامعة شيكاغو، الذي قاد الدراسة: “هذا الكوكب يدور حول نجم غير عادي تماما؛ حجمه يعادل مدينة، على الرغم من أن كتلته تساوي كتلة الشمس”.
جو من المفاجأة
كان الاكتشاف الرئيسي للتلسكوب الفضائي هو التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للكوكب PSR J2322-2650b. وبدلاً من بخار الماء أو الميثان المعتاد، اكتشف العلماء خليطًا يتكون في الغالب من الهيليوم الجزيئي والكربون.
يوضح تشانغ: “هذا نوع جديد من الأجواء، لم نشهد مثله من قبل”. “عندما تلقينا البيانات الطيفية، كان رد فعلنا الأول هو: ما هذا الجسم؟”
وكشف التحليل عن وجود جزيئات C₂ وC₃، بالإضافة إلى سحب تشبه السخام. وتحت ضغط شديد، يمكن للكربون الموجود داخل الكوكب أن يتكثف ويتحول إلى بلورات، وربما حتى إلى الماس. هذه البيانات ليست خاصة بالكواكب ولكنها تثير أيضًا تساؤلات حول النماذج الحالية للتركيب الكيميائي للأغلفة الجوية للأجسام الضخمة.
فرصة فريدة لمراقبة الكوكب
الميزة الخاصة لهذا النظام هي أن النجم النابض غير مرئي تقريبًا لأجهزة الأشعة تحت الحمراء الخاصة بـ Webb. وهذا يمنح علماء الفلك فرصة نادرة لمراقبة الكوكب دون التأثر بالضوء المنبعث من النجم.
وقالت مايا بيليزناي، طالبة الدراسات العليا بجامعة ستانفورد: “لقد حصلنا على أطياف نقية، وهي نادرة للغاية بالنسبة للأنظمة الكوكبية”.
ووفقا لها، فإن هذا يجعل من الممكن لأول مرة قياس تكوين الغلاف الجوي للكوكب بهذه الدقة دون تشويش البيانات بسبب ضوء النجوم.
سر المنشأ
السؤال الرئيسي الذي يطرح نفسه: كيف يمكن أن يظهر كوكب بمثل هذا الجو غير العادي؟ يعتقد العلماء أنه لا يوجد نموذج معروف لتكوين الكوكب يفسر الثراء الشديد للكربون والهيليوم.
وقال تشانغ: “من الصعب أن نتخيل كيف يمكن لمثل هذا التكوين أن يتشكل بشكل طبيعي. وهذا يستبعد السيناريوهات التقليدية لتكوين الكوكب”. يقول روجر روماني من جامعة ستانفورد: “ترتفع بلورات الكربون إلى السطح وتختلط بالهيليوم، ولكن بعد ذلك يجب أن تحدث عملية لمنع دخول الأكسجين والنيتروجين”.
ولم يتم تأكيد مثل هذه الآلية بعد، مما يجعل هذا الكوكب فريدًا ولا يمكن التنبؤ به على الإطلاق.
أهمية لعلم الفلك
يثير PSR J2322-2650b تساؤلات حول تصنيف الكواكب. خصائصه تطمس الخطوط الفاصلة بين الكواكب والنجوم وتكشف أن الكون يحتوي على أجسام ذات ظروف قاسية كان يُعتقد في السابق أنها مستحيلة.
وقال بيتر جاو من مختبر كارنيجي لعلوم الأرض والكواكب: “يذكرنا هذا الكوكب بأننا لم نستكشف سوى جزء صغير من الكون. وكل اكتشاف جديد يوسع آفاقنا، ويمنحنا ويب أداة لملاحظات لم يكن من الممكن تحقيقها في السابق”.
ويشير علماء الفلك إلى أن المزيد من الملاحظات لهذا النظام يمكن أن تساعد في فهم كيفية تشكل الغلاف الجوي الغريب، وكيفية تفاعل النجوم النابضة والأقمار الصناعية التابعة لها، كما أنها ستوسع فهمنا للعمليات الكيميائية التي تحدث في الظروف الكونية القاسية.
وأضاف تشانغ: “لقد بدأنا للتو في كشف لغز هذا الكوكب. يُظهر PSR J2322-2650b أن الفضاء مليء بالمفاجآت، والتلسكوبات الجديدة تفتح الأبواب أمام أشياء لم نكن نعلم بوجودها من قبل”.