SciTechDaily

ניקולס

ווב עושה את ה"בלתי אפשרי" – טלסקופ החלל לוכד הצצה ראשונה לחלקו הפנימי של כוכב הלכת החיצוני

קונספט של אמן של WASP-107 b מראה ערבוב אטמוספרי סוער בתוך מעטפת הגז של כדור הארץ. קרדיט: רוברטו מולאר קנדנוזה/אוניברסיטת ג'ונס הופקינס

טלסקופ החלל ג'יימס ווב נתונים חושפים של-WASP-107 b יש פחות מתאן משמעותית מהצפוי וליבה גדולה להפתיע, המספקת תובנות מפתח לגבי הכימיה האטמוספרית והדינמיקה הפנימית שלו.

כמות נמוכה באופן מפתיע של מתאן וליבה בגודל סופר מסתתרים בתוך כוכב הלכת דמוי צמר גפן מתוק WASP-107 b.

הגילויים, המבוססים על נתונים שהושגו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב, מסמנים את המדידות הראשונות של א אקסופלנטמסת הליבה של וכנראה תעמוד בבסיס מחקרים עתידיים של אטמוספרות ופנים פלנטריים, היבט מרכזי בחיפוש אחר עולמות ראויים למגורים מעבר למערכת השמש שלנו.

"התבוננות בפנים של כוכב לכת במרחק של מאות שנות אור נשמע כמעט בלתי אפשרי, אבל כשאתה יודע את המסה, הרדיוס, הרכב האטמוספירה והחום של הפנים שלו, יש לך את כל החלקים שאתה צריך כדי לקבל מושג לגביהם מה יש בפנים ועד כמה הליבה הזו כבדה", אמר הסופר הראשי דיוויד סינג, פרופסור מובהק של בלומברג למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת באוניברסיטת ג'ונס הופקינס. "זה עכשיו משהו שאנחנו יכולים לעשות עבור הרבה כוכבי לכת גז שונים במערכות שונות."

פורסם לאחרונה ב טֶבַעהמחקר מראה שלכוכב הלכת יש פי אלף פחות מתאן מהצפוי וליבה מסיבית פי 12 מזו של כדור הארץ.

Exoplanet WASP-107 ב

תפיסת האמן של WASP-107 b, כוכב הלכת נפטון חם במרחק של כ-200 שנות אור. קרדיט: רוברטו מולאר קנדנוזה/אוניברסיטת ג'ונס הופקינס

הרכב פלנטרי ופוטנציאל למגורים

כוכב לכת ענק עטוף באטמוספירה לוהטת רך כמו כותנה, WASP-107 b מקיף כוכב במרחק של כ-200 שנות אור. הוא נפוח בגלל מבנהו: א צדקעולם בגודל עם רק עשירית מהמסה של אותו כוכב.

למרות שיש בו מתאן – אבן בניין של חיים על פני כדור הארץ – כוכב הלכת אינו נחשב למגורים בגלל קרבתו לכוכב האם שלו והיעדר משטח מוצק. אבל זה יכול להחזיק רמזים חשובים לגבי התפתחות פלנטרית בשלב מאוחר.

תעלומות מתאן ודינמיקה כימית

במחקר נפרד שפורסם ב טֶבַעמדענים אחרים גם הבחינו במתאן עם טלסקופ ווב וסיפקו תובנות דומות לגבי גודלו וצפיפותו של כוכב הלכת.

"אנחנו רוצים להסתכל על כוכבי לכת הדומים יותר לענקי הגז במערכת השמש שלנו, שיש להם הרבה מתאן באטמוספרות שלהם", אמר סינג. "זה המקום שבו הסיפור של WASP-107 b נהיה ממש מעניין, כי לא ידענו למה רמות המתאן היו כל כך נמוכות."

מדידות המתאן החדשות מציעות שהמולקולה הופכת לתרכובות אחרות כשהיא זורמת כלפי מעלה מבפנים כוכב הלכת, תוך אינטראקציה עם תערובת של כימיקלים אחרים ואור כוכבים באטמוספרה העליונה. הצוות גם מדד גופרית דו חמצנית, אדי מים, פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני – ומצא ש-WASP-107 b מכיל יותר יסודות כבדים מאשר אוּרָנוּס ו נפטון.

מחקרים תצפיתיים ומחקר עתידי

פרופיל הכימיה של הפלנטה מתחיל לחשוף חלקים מרכזיים בפאזל של איך אטמוספרות פלנטריות מתנהגות בתנאים קיצוניים, אמר סינג. הצוות שלו יבצע תצפיות דומות במהלך השנה הבאה על 25 כוכבי לכת נוספים עם טלסקופ ווב.

"מעולם לא הצלחנו לחקור את תהליך הערבוב הזה באטמוספרה של כוכבי לכת בפירוט, אז זה יעזור מאוד להבין איך התגובות הכימיות הדינמיות האלה פועלות", אמר סינג. "זה משהו שאנחנו בהחלט צריכים כשאנחנו מתחילים להסתכל על כוכבי לכת סלעיים וחתימות של סמנים ביולוגיים."

מקורות חום פנימיים והשפעות אטמוספריות

מדענים שיערו שהרדיוס המנופח יתר על המידה של כדור הארץ נובע ממקור חום בפנים, אמר זפאר רוסטמקולוב, דוקטורנט ג'ונס הופקינס למדע פלנטרי שהיה שותף להובלת המחקר. על ידי שילוב מודלים של אטמוספירה ופיסיקה פנימית עם הנתונים של Webb של WASP-107 b, הצוות הסביר כיצד התרמודינמיקה של כוכב הלכת משפיעה על האטמוספירה הנצפית שלו.

"לכוכב הלכת יש ליבה חמה, ומקור החום הזה משנה את הכימיה של הגזים עמוק יותר, אבל הוא גם דוחף את הערבוב החזק וההסעה המבעבע מהפנים", אמר רוסטמקולוב. "אנחנו חושבים שהחום הזה גורם לשינוי בכימיה של הגזים, במיוחד להרוס מתאן וליצור כמויות גבוהות של פחמן דו חמצני ופחמן חד חמצני."

חקירות מתמשכות וניסויים עתידיים

הממצאים החדשים מייצגים גם את הקשר הברור ביותר שמדענים הצליחו ליצור בין פנים כוכב לכת לחלק העליון של האטמוספירה שלו, אמר רוסטמקולוב. בשנה שעברה הבחין טלסקופ ווב בדו תחמוצת הגופרית במרחק של כ-700 שנות אור בכוכב אחר בשם WASP-39, וסיפק את העדות הראשונה לתרכובת אטמוספרית שנוצרה על ידי תגובות מונעות מאור הכוכבים.

צוות ג'ונס הופקינס מתמקד כעת במה שעשוי לשמור על הליבה חמה ומצפה שכוחות עשויים לפעול בדומה לאלו הגורמים לגאות ושפל באוקיינוסים של כדור הארץ. הם מתכננים לבדוק אם כוכב הלכת נמתח ונמשך על ידי הכוכב שלו וכיצד זה עשוי להסביר את החום הגבוה של הליבה.

מחברי מחקר נוספים הם דניאל פ. תורנגרן ואלנה מנג'וואקס מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס; ג'ואנה ק' ברסטו מהאוניברסיטה הפתוחה; פסקל טרמבלין מאוניברסיטת פריז-סקליי; קתרינה אלבס דה אוליביירה, סטפן מ. בירקמן ופייר פרוט מה- סוכנות החלל האירופית; טרייסי ל' בק, נסטור אספינוזה, אמלי גרסייר, מרקו סיריאני וג'ף א' ולנטי מהמכון למדע טלסקופ החלל; ריאן סי צ'לנר מאוניברסיטת קורנל; ניקולס קרוזט, ג'ובאנה ג'ארדינו וניקול ק. לואיס מאוניברסיטת ליידן; אלספת ח' לי; רוברטו מאיולינו מאוניברסיטת קיימברידג'; וברנרד J. Rauscher מ נאס"א מרכז טיסות החלל גודארד.

מחקר זה מבוסס על נתונים שהתקבלו מהמכון למדע טלסקופ החלל, המופעל על ידי איגוד האוניברסיטאות למחקר באסטרונומיה בע"מ, תחת חוזה נאס"א NAS 5-03127.

ניקולס