News - تمكن تلسكوب جيمس ويب من قياس درجة حرارة الكواكب الخارجية

لقد تم بالفعل الترحيب بتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لتوفيره معلومات كان من المستحيل الحصول عليها في السابق. والآن تمكنت من تحديد درجة حرارة كوكب خارج المجموعة الشمسية، حسبما كتب موقع Science News. يعتبر علماء الفلك أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو قمة التلسكوبات الفضائية. وهو أكبر وأقوى تلسكوب تم إطلاقه إلى الفضاء على الإطلاق وهو خليفة تلسكوب هابل الفضائي. يعتقد الكثيرون أنه مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) سنكون قادرين على مراقبة المناطق البعيدة من الكون. ويتكون من عدة كاميرات وأجهزة قياس الطيف القادرة على اكتشاف الأشعة تحت الحمراء. وتشمل هذه الأجهزة مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec)، وأداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI)، وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam). ويأمل العلماء في الحصول على معلومات تساعدهم في معرفة كيف كان شكل الكون المبكر، وكيف تشكلت المجرات وتطورت، وكيف ولدت النجوم داخل سدم الغاز والغبار. وفي الوقت نفسه، هناك مهمة مهمة أخرى لـ JWST وهي دراسة الأجواء للكواكب الخارجية ومعرفة ما إذا كانت الكواكب المرصودة تحتوي على المكونات اللازمة لنشوء الحياة. في 27 مارس، تمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من قياس درجة الحرارة أثناء النهار للكوكب الصخري الخارجي TRAPPIST-1 b. من الناحية النظرية، يمكننا قياس درجة حرارة الأجرام السماوية باستخدام قانون ستيفان-بولتزمان، الذي يربط درجة حرارة الجسم بتدفقه، وهو مقياس لكمية الضوء التي ينبعث منها. وبالتالي، لحساب درجة حرارة الكوكب نظريًا، من الضروري تحديد تدفق نجمه المضيف، والذي يمكن قياسه، والمسافة بين الكوكب والنجم، و"بياض" الكوكب. البيدو هي الكمية التي تأخذ في الاعتبار نسبة ضوء النجم المنعكس من الكوكب. الكوكب الذي تبلغ بياضه 1 - وحدة - يعكس بشكل مثالي كل الضوء الساقط عليه، في حين أن الكوكب الذي تبلغ بياضه 0 يمتص كل الإشعاع الساقط عليه. ثم يحدد علماء الفلك درجة حرارة الكوكب باستخدام حجم بياض الكوكب والتدفق الكلي من النجم المضيف. هذه الطريقة لحساب درجة حرارة الكوكب بسيطة وبسيطة إلى حد ما. يضم تلسكوب جيمس ويب الفضائي العديد من الكاميرات وأجهزة قياس الطيف. باستخدام أداة MIRI، التي تتكون من كاميرا ومطياف، تم قياس درجة حرارة الجانب النهاري من الكوكب TRAPPIST-1 b. تم إجراء الملاحظات الضوئية لـ TRAPPIST-1 b بواسطة MIRI في نفس الوقت الذي بدأ فيه كسوفه الثانوي. يحدث الكسوف الثانوي عندما يبدأ كوكب خارج المجموعة الشمسية بالسقوط خلف نجمه المضيف، كما يراه "مراقب" مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي. تم إجراء ملاحظات الأخير باستخدام مرشح F1500W الخاص بتلسكوب MIRI. يتيح هذا الفلتر اكتشاف الأشعة تحت الحمراء ذات طول موجي محدد، على غرار ما يتوقع العلماء رؤيته من الكواكب الخارجية لأن TRAPPIST-1 b هو كوكب، وبالتالي فهو لا ينبعث منه أي ضوء من تلقاء نفسه. ومع ذلك، عندما ينظر إليها في نطاق الأشعة تحت الحمراء، فإنه ينبعث الضوء. لذلك، يعد MIRI أداة مثالية لمراقبة الكواكب الخارجية. ومن خلال اكتشافه في نطاق الأشعة تحت الحمراء، يمكننا تحديد تدفقه أو سطوعه. قامت MIRI، باستخدام مرشح F1500W، برصد TRAPPIST-1 b خلال خمس فترات مراقبة ثانوية مختلفة. تتكون بيانات الرصد من قياس سطوع الكوكب تحت الأشعة تحت الحمراء. ثم يقوم العلماء بعد ذلك بتقليلها وتحسينها باستخدام برامج الكمبيوتر والحصول على "منحنى الضوء" الخاص بالكوكب الخارجي. تُظهر نماذج الكمبيوتر أنه إذا لم يكن لدى TRAPPIST-1 b غلاف جوي حراري موزع بشكل صحيح، فإن درجة حرارته ستكون أكثر بقليل من 500 كلفن. ولكن إذا كان لدى TRAPPIST-1 b غلاف جوي ذو توزيع منتظم للحرارة، فستكون درجة حرارته أثناء النهار قريبة من 400 كلفن تشير المقارنة بين هذه النماذج إلى أن TRAPPIST-1 b هو على الأرجح كوكب صخري بدون غلاف جوي. ولو كان له جو لتوزعت الحرارة عليه بالتساوي مما خفض درجة حرارة النهار. إن إنجاز JWST هذا هو مجرد البداية. وتعد قدرته على اكتشاف كسوف ثانوي إنجازًا كبيرًا في حد ذاته. من خلال قياس درجة حرارة الكوكب، يمكننا تحديد ما إذا كان لديه غلاف جوي، وهي خطوة مهمة في تحديد ما إذا كانت الحياة موجودة على الكوكب. ومع تزايد الملاحظات المماثلة للكواكب الأخرى، سنتعلم المزيد عن إمكانيات الحياة على الكواكب الأخرى. إن فهم أصل الحياة هو أيضًا أحد التحديات التي يواجهها تلسكوب جيمس ويب الفضائي. ويأمل العلماء أن توفر عمليات الرصد من الجيل التالي مزيدًا من المعلومات حول خصائص الغلاف الجوي للكواكب الخارجية الأخرى في الكون.