كوكب نبتون سيصبح كوكب خارجي حيث تفقد الكواكب الخارجية غلافها الجوي

مجلة رونق - قد تشترك Mini-Neptunes والأرض الفائقة في الكثير من الأشياء المشتركة أكثر من كونها مجرد صيغ التفضيل.




يبدو أن أربعة كواكب خارجية غازية ، كل منها أصغر قليلاً من نبتون ، تتطور إلى كواكب أرضية فائقة ، وعوالم صخرية يصل عرضها إلى 1.5 مرة عرض كوكبنا الأصلي. ويرجع ذلك إلى أن الإشعاع المكثف لنجومهم يبدو وكأنه يدفع الغلاف الجوي السميك للكواكب ، حسبما أفاد الباحثون في ورقة تم تقديمها في 26 يوليو على موقع arXiv.org. إذا استمر المعدل الحالي لفقدان الغلاف الجوي ، كما يتوقع الفريق ، فإن تلك الأغلفة الجوية المنتفخة ستختفي في النهاية ، تاركة وراءها كواكب أصغر من الصخور العارية.




يمكن أن تساعد دراسة كيفية تطور هذه العوالم وفقدان غلافها الجوي العلماء على فهم كيف تفقد الكواكب الخارجية الأخرى غلافها الجوي. وهذا ، كما تقول عالمة الفلك هيذر كنوتسون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، يمكن أن يوفر معلومات عن أنواع الكواكب التي قد تحتوي على بيئات صالحة للسكن. وتقول: "لأنه إذا لم تتمكن من الحفاظ على الجو ، فلا يمكنك أن تكون صالحًا للسكن".




تعزز الدراسة الجديدة التي أجرتها كنوتسون وزملاؤها شكوكًا سابقة. في وقت سابق من هذا العام ، ذكر نفس الباحثين أن الهيليوم يبدو أنه يهرب من الغلاف الجوي لأحد هذه النبتون الصغيرة. لكن الفريق لم يكن متأكدًا مما إذا كان اكتشافهم حدثًا لمرة واحدة. يقول مايكل زانج ، باحث الكواكب الخارجية ، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "ربما كنا محظوظين جدًا لهذا الكوكب ، لكن كل كوكب آخر مختلف".




لذلك نظر الفريق إلى ثلاثة نبتون صغيرة أخرى تدور حول نجوم أخرى وقارن تلك العوالم بالكوكب الأول الذي شاهدوه. يحجب كل من هذه الكواكب أحيانًا بعض الضوء من نجمه (SN: 7/21/21). قام تشانغ وكنوتسون وزملاؤه بتتبع المدة التي يحجب فيها كل كوكب ضوء نجومه ومقدار امتصاص هذا الضوء بواسطة الهيليوم الذي يلف الكواكب. تتيح هذه الملاحظات معًا للفريق قياس أحجام وأشكال الغلاف الجوي للكواكب.




يقول كنوتسون: "عندما يفقد كوكب ما غلافه الجوي ، تحصل على ذيل كبير يشبه المذنب من الغاز يخرج من الكوكب". إذا كان الغاز بدلاً من ذلك لا يزال مرتبطًا بالكوكب - كما هو الحال بالنسبة لنبتون في نظامنا الشمسي - لكان علماء الفلك قد رأوا دائرة. تقول: "نحن لا نفهم تمامًا جميع الأشكال التي نراها في التدفقات الخارجية ، لكننا نرى أنها ليست كروية".




بعبارة أخرى ، كل كوكب يفقد الهيليوم بشكل مطرد. يقول كنوتسون: "لم أكن لأخمن أبدًا أن كل كوكب نظرنا إليه ، سنرى مثل هذا الاكتشاف الواضح".




قام علماء الفلك أيضًا بحساب مقدار الكتلة التي تفقدها تلك الكواكب الخارجية (SN: 6/19/17). يقول تشانغ: "معدل فقد الكتلة هذا مرتفع بما يكفي لتجريد معظم هذه الكواكب من الغلاف الجوي على الأقل ، بحيث يصبح بعضها ، على الأقل ، أرضًا فائقة".




ومع ذلك ، فإن هذه المعدلات هي مجرد لقطات في الوقت المناسب ، كما يقول إيان كروسفيلد ، باحث الكواكب الخارجية في جامعة كانساس في لورانس والذي لم يشارك في هذا العمل. بالنسبة لكل كوكب ، "لا تعرف بالضبط كيف فقد الغلاف الجوي طوال تاريخه وفي المستقبل" ، كما يقول. "كل ما نعرفه هو ما نراه اليوم." ويضيف أنه حتى مع وجود مثل هذه الأسئلة المفتوحة ، فإن فكرة تحول نبتون المصغرة إلى كواكب أرضية فائقة "تبدو معقولة".




يقول كروسفيلد إن النظريات والمحاكاة الحاسوبية لكيفية تشكل الكواكب وفقدان غلافها الجوي يمكن أن تساعد في ملء بعض الفراغات على الكواكب الفردية.




سوف تساعد قياسات المزيد من نبتون المصغرة أيضًا. يخطط تشانغ لمراقبة حفنة أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، "لقد نظرنا بالفعل إلى هدف آخر ، وهذا الهدف لديه أيضًا إشارة هليوم قوية جدًا للهروب" ، كما يقول. "الآن لدينا خمسة مقابل خمسة."