د.خالد بركاوي يعلن إكتشاف كوكب عملاق يبعد 1200 سنة ضوئية من الأرض ذو كثافة مماثلة لكثافة حلوى القطن

اكتشف فريق دولي بقيادة باحثين من مختبر EXOTIC بجامعة لييج، بالتعاون مع معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد الفيزياء الفلكية في الأندلس، كوكب WASP-193b، وهو كوكب عملاق منخفض الكثافة للغاية يدور حول نجم بعيد يشبه الشمس. وقد نشرت هذه الدراسة في مجلة Nature Astronomy.

كوكبه الجديد، الذي يقع على بعد 1200 سنة ضوئية من الأرض، أكبر بنسبة 50٪ من كوكب المشتري ولكنه أقل كتلة بسبع مرات، مما يمنحه كثافة منخفضة للغاية مقارنة بكثافة حلوى القطن.

يوضح د.خالد البرقاوي، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر ULiège’s EXOTIC والمؤلف الأول للمقالة المنشورة في Nature Astronomy: “يعد WASP-193b ثاني أقل الكواكب كثافة التي تم اكتشافها حتى الآن، بعد كوكب Kepler-51d، وهو أصغر بكثير”. كثافته المنخفضة للغاية تجعله شذوذًا حقيقيًا بين أكثر من خمسة آلاف كوكب خارجي تم اكتشافه حتى الآن. و لا يمكن إعادة إنتاج هذه الكثافة المنخفضة للغاية من خلال النماذج القياسية لعمالقة الغاز المشععة، حتى في ظل الافتراض غير الواقعي المتمثل في وجود بنية عديمة النواة.

تم رصد الكوكب الجديد في البداية بواسطة مشروع البحث واسع الزاوية عن الكواكب (WASP)، وهو تعاون دولي بين المؤسسات الأكاديمية التي قامت معًا بتشغيل مرصدين آليين، أحدهما في نصف الكرة الشمالي والآخر في الجنوب. استخدم كل مرصد مجموعة من الكاميرات ذات الزاوية الواسعة لقياس سطوع آلاف النجوم الفردية عبر السماء بأكملها. في البيانات المأخوذة بين عامي 2006 و2008، ومرة ​​أخرى من عام 2011 إلى عام 2012، اكتشف مرصد WASP-South عمليات عبور دورية، أو انخفاضات في الضوء، من النجم WASP-193. وقرر علماء الفلك أن الانخفاضات الدورية في سطوع النجم كانت متوافقة مع مرور كوكب أمام النجم كل 6.25 يومًا. وقام العلماء بقياس كمية الضوء التي حجبها الكوكب في كل عبور، مما أعطاهم تقديرًا لحجم الكوكب.

استخدم الفريق بعد ذلك مرصدي TRAPPIST-South وSPECULOOS-South – اللذين يديرهما مايكل جيلون، مدير أبحاث FNRS وعالم الفيزياء الفلكية في ULiège – الموجودان في صحراء أتاكاما في تشيلي لقياس إشارة الكواكب بأطوال موجية مختلفة وللتحقق من صحة الطبيعة الكوكبية للكوكب. كائن الكسوف. وأخيرًا، استخدموا أيضًا الملاحظات الطيفية التي تم جمعها بواسطة أجهزة قياس الطيف HARPS وCORALIE – الموجودة أيضًا في تشيلي (ESO) – لقياس كتلة الكوكب. ولدهشتهم الكبيرة، كشفت القياسات المتراكمة عن كثافة منخفضة للغاية للكوكب. وقد حسبوا أن كتلته وحجمه يبلغان حوالي 0.14 و1.5 من كتلة المشتري على التوالي. وبلغت الكثافة الناتجة حوالي 0.059 جرام لكل سنتيمتر مكعب. وفي المقابل، تبلغ كثافة كوكب المشتري حوالي 1.33 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب؛ والأرض أكبر بمقدار 5.51 جرام لكل سنتيمتر مكعب. ومن المواد الأقرب من حيث الكثافة إلى الكوكب الجديد المنتفخ، هي حلوى القطن، التي تبلغ كثافتها حوالي 0.05 جرام لكل سنتيمتر مكعب.

يقول جوليان دي فيت، الأستاذ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) والمؤلف المشارك: “الكوكب خفيف جدًا لدرجة أنه من الصعب التفكير في مادة صلبة مماثلة”. “السبب في أنها قريبة من حلوى القطن هو أن كلاهما عبارة عن هواء إلى حد كبير. الكوكب رقيق للغاية في الأساس.

ويشتبه الباحثون في أن الكوكب الجديد يتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم، مثل معظم عمالقة الغاز الأخرى في المجرة. بالنسبة لـ WASP-193b، من المحتمل أن تشكل هذه الغازات غلافًا جويًا منتفخًا للغاية يمتد لعشرات الآلاف من الكيلومترات أبعد من الغلاف الجوي لكوكب المشتري. إن الكيفية التي يمكن أن يتضخم بها الكوكب إلى هذا الحد هو سؤال لا تستطيع أي نظرية موجودة حول تكوين الكواكب الإجابة عليه حتى الآن. ومن المؤكد أنها تتطلب مخزونًا كبيرًا من الطاقة في أعماق باطن الكوكب، لكن تفاصيل الآلية ليست مفهومة بعد. “نحن لا نعرف أين نضع هذا الكوكب في جميع نظريات التكوين الموجودة لدينا الآن، لأنه حالة ناشزة عنها جميعًا. لا يمكننا أن نفسر كيف تشكل هذا الكوكب. إن النظر عن كثب إلى غلافه الجوي سيسمح لنا بتقييد المسار التطوري لهذا الكوكب، كما يضيف فرانسيسكو بوزويلوس، عالم الفلك في معهد الفيزياء الفلكية في الأندلس (IAA-CSIC، غرناطة، إسبانيا).”

“WASP-193b هو لغز كوني. ويخلص خالد البرقاوي إلى أن حل هذه المشكلة سيتطلب المزيد من العمل الرصدي والنظري، ولا سيما قياس خصائص الغلاف الجوي باستخدام تلسكوب JWST الفضائي ومواجهتها لآليات نظرية مختلفة قد تؤدي إلى مثل هذا التضخم الشديد.

مرجع علمي
باركاوي ك. وآخرون، جو ممتد منخفض الكثافة حول كوكب بحجم المشتري WASP-193 b، علم الفلك الطبيعي، 14 مايو 2024. DOI 10.1038/s41550-024-02259-y