لقد اتخذ علم الفلك خطوة أخرى في دراسة العوالم البعيدة بفضل التقاط غير مسبوق: تلسكوب جيمس ويب الفضائي تمكن من تصوير كوكب خارجي بارد يقع مباشرة 12 سنة ضوئية من الأرض. إنه يتعلق بـ إبسيلون إندي أبكوكب غازي عملاق، يسمح لنا بفضل خصائصه بالنظر إلى التاريخ التطوري لنظامنا الشمسي بدقة لم نحققها من قبل.
في هذه المناسبة، استخدم الباحثون جهاز رسم الكورونا المتطور الخاص بالأداة ميري (الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) لفصل ضوء الكوكب عن السطوع المذهل لنجمه المضيف، إبسيلون إندي أ. والنتيجة هي الصورة الأكثر وضوحًا وتفصيلاً لمثل هذا الكوكب الخارجي البارد الذي تم الحصول عليه على الإطلاق، وهو إنجاز لم يكن ممكنًا إلا بفضل تكنولوجيا ويب الرائدة.
اكتشاف إبسيلون إندي أب إنها ليست ذات أهمية فقط بسبب قربها من الأرض، ولكن أيضًا بسبب ندرتها: الكواكب من هذا النوع، ذات درجات الحرارة المنخفضة والتي كان من الممكن رصدها بشكل مباشر، لا يتجاوز عددها بضع عشرات في السجل الحالي.
صورة غير عادية: إبسيلون إندي أب، الكوكب الخارجي البارد الأكثر دراسة
إل بلانيتا إبسيلون إندي أب لقد أثارت اهتمام المجتمع العلمي لسنوات. تم معرفة وجوده من خلال القياسات غير المباشرة، وخاصة من خلال تقنية السرعة الشعاعية، التي تكشف عن الاهتزازات الصغيرة للنجم الناجمة عن جاذبية كوكب ضخم. ولكن حتى الآن لم يتمكن أحد من مشاهدته بشكل مباشر.
استخدام حساسية ميريقام جيمس ويب بالتقاط الضوء تحت الأحمر المنبعث من إبسيلون إندي أب نفسه. وتعتبر هذه الاستراتيجية حاسمة للكشف عن الكواكب الباردة، التي لم تعد الحرارة المتبقية فيها كافية لإصدارها في المجال المرئي، ولكن يمكن الكشف عنها في الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. تظهر الصورة جسمًا يشبه النقطة، غير محلول على قرص، حيث يظهر الضوء الذي يبلغ طوله 10,6 ميكرون بدرجات اللون الأزرق ويظهر الضوء الذي يبلغ طوله 15,5 ميكرون بدرجات اللون البرتقالي. تم تحديد موقع النجم الأساسي، على الرغم من أن ضوءه تم إزالته بواسطة جهاز الإكليل.
والنتيجة ذات قيمة مضاعفة: وهذا لا يؤكد فقط وجود الكوكب وخصائصه الأساسية، بل يسمح أيضًا بمقارنة خصائصه الجوية مع خصائص الكواكب الغازية العملاقة في نظامنا الشمسي.
مع تقدير درجة الحرارة بـ 2 درجة مئوية فقط -على قدم المساواة تقريبًا مع الماء السائل على الأرض-، يعد Epsilon Indi Ab أحد الكواكب الخارجية الباردة التي تتميز بأكبر قدر من الملاحظات المباشرة والتفصيلية. وهذا يجعلها مرجعًا أساسيًا لدراسة الغلاف الجوي الغني بالمركبات مثل الميثان وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، والتي قد تكون موجودة بكميات كبيرة وتعديل كبير في نمط امتصاص الضوء الذي يصل إلينا.
مختبر طبيعي لفهم تطور الأنظمة الكوكبية
النجم إبسيلون إندي أ، مضيف هذا الكوكب الخارجي، هو قزم برتقالي اللون أكثر برودة إلى حد ما وعمره مماثل لعمر شمسنا. إن حقيقة أن كوكبًا ضخمًا وباردًا يدور حول نجم من هذا النوع توفر لعلماء الفلك إمكانية دراسة عمليات تشكل الكواكب وتطور الغلاف الجوي في سياقات مشابهة جدًا لسياقاتنا ولكنها بعيدة عنها..
وفقا للباحث كارولين مورلي (جامعة تكساس في أوستن)، حتى الآن كان وجود Epsilon Indi Ab قد تم استنتاجه فقط من خلال التحليل غير المباشر. وقد جاء اختياره كهدف أولوي لتلسكوب جيمس ويب رداً على التوقعات بالعثور على كوكب "أكثر تشابهاً مع كوكب المشتري من أي كوكب آخر تم تصويره حتى الآن".
المؤلف الرئيسي، إليزابيث ماثيوز (معهد ماكس بلانك لعلم الفلك، ألمانيا)، يشير إلى أن معظم الكواكب الخارجية التي تم رصدها مباشرة حتى الآن كانت أجسامًا شابة ساخنة. يوضح ماثيوز قائلاً: "مع برودة الكواكب وانكماشها على مدار حياتها، تصبح أقل سطوعًا وأكثر صعوبة في الدراسة". وهذا هو أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الفيزياء الفلكية للكواكب الخارجية الناضجة.
لذلك فإن إبسيلون إندي آب يمثل فرصة نادرة لفحص عملاق غازي في مرحلة تطورية متقدمة، مماثلة لتلك التي تمر بها الأجسام الأكبر في نظامنا الشمسي.
والأمر الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة للخبراء هو إمكانية تحليل التركيب الجوي بدقة. يعتبر كوكب إبسيلون إندي آب أكثر دفئًا من كوكبي المشتري وزحل بحوالي 100 درجة فقط، مما يسمح بالمقارنة بين عمليات التبريد والانكماش والتطهير الجوي على نطاق واسع. علاوة على ذلك، بالمقارنة مع الأقزام البنية العائمة الحرة، فإن Epsilon Indi Ab أكثر برودة، مما يسمح لنا بدراسة مدى دقة انعكاس النماذج الحالية للواقع المرصود.
إنه يفاجئ حتى العلماء أنفسهم
على الرغم من أن وجود إبسيلون إندي أب كان متوقعًا من خلال أنماط السرعة الشعاعية لنجمه، معاييرها الحقيقية حيرت الفريق. وقد تبين أن الكوكب – وفقاً لملاحظات ويب – يمتلك كتلة مضاعفة تقريباً عن الكتلة المتوقعة، ويدور في مدار أبعد قليلاً عن نجمه، ويصف مداراً مختلفاً عما كان متوقعاً في البداية. ويسلط هذا التناقض بين التوقعات النظرية والقياسات المباشرة الضوء على مدى تعقيد الأنظمة الكوكبية والحاجة إلى دراسة المزيد من الحالات الميدانية باستخدام بيانات حقيقية.
ويشير الفريق أيضًا إلى بعض الخصائص الجوية التي تجعل من الصعب تفسير البيانات. وفقًا للتحليلات الأولية، فإن Epsilon Indi Ab أقل سطوعًا مما كان متوقعًا عند الأطوال الموجية الأقصر، وقد يكون ذلك بسبب الغلاف الجوي المحمل بكثافة بالميثان والغازات الماصة الأخرى أو غطاء سحابي كثيف. هذا السلوك، غير المعتاد بالنسبة للكواكب ذات الخصائص المتشابهة، يفتح آفاقًا جديدة للبحث في العمليات الكيميائية والفيزيائية التي تتحكم في الغلاف الجوي للكواكب في ظل ظروف درجات الحرارة القصوى.
في الوقت الحالي، تمتلك المجموعة قياسات ضوئية محدودة، وستكون هناك حاجة إلى المزيد من الملاحظات الطيفية لتحديد المكونات التي تهيمن على الغلاف الجوي بالضبط وكيف تؤثر على تدفق الإشعاع.
