باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، اكتشف علماء الفلك اكتشافًا مفاجئًا لانبعاثات غاز الميثان من قزم بني، أو “نجم فاشل”.
وقال الباحثون إن هذا الاكتشاف يشير إلى أن القزم البني لديه شفق، وربما يدور حوله قمر خارجي غير مكتشف.
يعد اكتشاف القزم البني في تلسكوب جيمس ويب الفضائي مفاجئًا لأنه من غير المتوقع أن تكون هذه العوالم الباردة والمعزولة ساخنة بدرجة كافية لإصدار ضوء الميثان تحت الأحمر.
جاءت هذه النتائج نتيجة لمشروع JWST الذي يبحث في 12 قزمًا بنيًا. يقترحون أن هذه النجوم الفاشلة يمكن أن تنتج الأضواء الشمالية للأرض والأضواء الجنوبية، بالإضافة إلى الشفق القطبي الذي يُرى فوق كوكب المشتري وزحل. إن عدم وجود نجم بالقرب من هذا القزم البني الوحيد يعني أن الأضواء القطبية الموجودة عليه تنتج بواسطة قمر نشط مخفي.
متعلق ب: يلمح تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى وجود شفق غامض على “نجم فاشل”
قام الفريق بدراسة القزم البني البارد CWISEP J193518.59–154620.3 (W1935)، الذي يقع على بعد 47 سنة ضوئية من الأرض. على الرغم من أن كتلة W1935 مقيدة لتكون أقل من 6 إلى 35 مرة من كتلة المشتري، فمن المعروف أن درجة حرارة سطحه تبلغ حوالي 400 درجة فهرنهايت (204 درجة مئوية). أي أنك تخبز ملفات تعريف الارتباط برقائق الشوكولاتة في درجة حرارة قريبة (فشلت كعكات البراونيز؟).
وقال جاكي فهرتي، قائد الفريق والمدير الأكاديمي الأول في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي: “من المتوقع وجود غاز الميثان في الكواكب العملاقة والأقزام البنية، لكننا نراه عادة يمتص الضوء، ولا ينبعث منه”. قال في بيان. “في البداية كنا في حيرة من أمرنا بسبب ما كنا نراه، ولكن في نهاية المطاف، تحول الأمر إلى حماسة خالصة لهذا الاكتشاف.”
لماذا يفشل بعض النجوم؟
تُلقب الأقزام البنية بـ “النجوم الفاشلة” لأنه على الرغم من أنها تتشكل مباشرة من سحابة انهيارية تشبه النجوم مكونة من الغاز والغبار، إلا أن قلوبها تفتقر إلى الكتلة الكافية لتغذية الاندماج النووي للهيدروجين وتحويله إلى الهيليوم.
هذه هي العملية التي تحدد ما يشكل نجم التسلسل الرئيسي، لذا فإن الأقزام البنية – التي لديها كتلة أكبر من أكبر الكواكب ولكنها أصغر من النجم القزم – “تفشل” من الناحية الفنية في الوصول إلى هذه المرحلة.
كان فاهرتي وزملاؤه ينظرون إلى العديد من الأقزام البنية باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ولاحظوا أنها تشبه W1935، ولكن مع اختلاف واحد مثير للاهتمام: كان ينبعث منها غاز الميثان، وهو شيء لم يسبق له مثيل حول نجم فاشل.
كشفت النمذجة W1935 أن هذا القزم البني على وجه التحديد كان لديه ما يسمى “انعكاس درجة الحرارة”. هذه ظاهرة يبرد فيها الغلاف الجوي للكوكب عند مستويات أعمق. ويشاهد هذا عادة في الكواكب التي تدور حول النجوم والتي تعمل على تسخين الغلاف الجوي من الأعلى إلى الأسفل، ولكن لم يكن متوقعا في W1935 لأن القزم البني معزول وليس لديه مصادر حرارة خارجية.
وقال بن بيرننجهام، عضو الفريق والعالم بجامعة هيرتفوردشاير، في التقرير: “لقد فوجئنا بسرور عندما تنبأ النموذج بوضوح بتغير درجة الحرارة”. “ولكن كان علينا أيضًا أن نعرف من أين تأتي هذه الحرارة الزائدة في الغلاف الجوي العلوي.”
لحل هذا اللغز، نظر الفريق أقرب إلى موطنه في عمالقة الغاز في النظام الشمسي، المشتري وزحل. كل من هذين العملاقين الغازيين لهما انبعاثات غاز الميثان، وكلاهما لهما أجواء تظهر انعكاسات في درجات الحرارة.
بالنسبة للمشتري وزحل، فإن انبعاثات الميثان وانعكاسات درجات الحرارة هي سبب الشفق القطبي، وهو ما اكتشفه فاهرتي وفريقه في W1935 في تلسكوب جيمس ويب الفضائي. السؤال الكبير هو ما الذي يحرك سيارة Aurora في W1935؟
وهذه مشكلة لأن الرياح الشمسية – تيار الجسيمات المشحونة من الشمس – هي المحرك الرئيسي للشفق القطبي للمشتري وزحل والأرض. تضرب هذه الشحنة المجالات المغناطيسية للكواكب وتنتقل عبر خطوط المجال، وتتفاعل مع الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي. يؤدي ذلك إلى تسخين الطبقات العليا من الغلاف الجوي ويسبب انبعاث الضوء بالقرب من قطبي الكوكب. ومع ذلك، لا يوجد نجم مضيف لتفجير W1935 بالرياح النجمية، لذلك لا يمكن أن تكون هذه العملية هي المحرك الرئيسي للشفق القطبي البني الوحيد.
ومع ذلك، فإن الشفق القطبي للمشتري وزحل لديه محرك ثانوي ثانوي، نتيجة قيام أقمارهما النشطة بقذف المواد إلى الفضاء على شكل جسيمات مشحونة تتدفق إلى عمالقة الغاز. على سبيل المثال، فإن قمر المشتري آيو هو بركاني في النظام الشمسي، حيث يقذف الحمم البركانية لعشرات الأميال في الفضاء، في حين أن قمر زحل إنسيلادوس ينفث السخانات في الفضاء، حيث يتجمد بخار الماء والمواد الأخرى ويغلي في وقت واحد عندما تصل إلى الفضاء.
ولذلك، فإن الشفق القطبي لـ W1935، الذي لا يحتوي على نجم أو رياح بين النجوم، يشير إلى أن القزم البني قد يدور حول قمر نشط.
متعلق ب: هل هم أقمار خارجية أم لا؟ يناقش العلماء وجود الأقمار الأولى الموجودة خارج نظامنا الشمسي
ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الأدلة قبل أن يتمكن العلماء من تأكيد وجود قمر قزم بني لأول مرة. وحتى ذلك الحين، توفر هذه العلامات المبكرة نظرة ثاقبة حول مدى تأثير تلسكوب جيمس ويب الفضائي منذ أن يبدأ في نقل ملاحظاته عن الكون إلى الأرض في صيف عام 2022.
واختتم فيردي كلامه قائلاً: “في كل مرة يوجه فيها عالم فلكي تلسكوب جيمس ويب الفضائي نحو جسم ما، تكون هناك فرصة لاكتشاف جديد”. “لم تكن انبعاثات الميثان على رادارتي عندما بدأنا هذا المشروع، ولكن الآن بعد أن علمنا أنه قد يكون موجودًا وأن التفسير جذاب للغاية، فأنا مستمر في النظر إليه. إنه جزء من كيفية تقدم العلم.”
كانت هناك دراسة جماعية نشرت اليوم (17 أبريل) في مجلة الطبيعة.
“متعصب التلفزيون. مدمن الويب. مبشر السفر. رجل أعمال متمني. مستكشف هواة. كاتب.”
More Stories
تشير دراسة إلى أن نمط الحياة الصحي يمكن أن يعوض الوراثة بنسبة 60% ويضيف خمس سنوات إلى الحياة بحث طبى
الروبوتات مقابل الحيوانات: من يفوز في سباق النظم الطبيعية؟
رحلة بوينغ ستارلاينر الفضائية الأولى: تحديثات حية