تمكن تلسكوب جيمس ويب، لأول مرة، من التقاط “صور مباشرة” لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لكوكب خارجي في نظام كوكبي يبعد 130 سنة ضوئية عن الأرض.
ويعد نظام HR 8799، الذي يحتوي على كواكب متعددة، محط اهتمام العلماء لفترة طويلة في أبحاث تكوين الكواكب. وقد قدم هذا الاكتشاف دليلا قويا على أن الكواكب العملاقة في هذا النظام تشكلت عبر عملية تعرف بـ”التراكم النووي”، وهي العملية نفسها التي تشكل بها كوكبي المشتري وزحل.
وفي هذه العملية، تتراكم المواد الصلبة أولا، ثم تجذب الغازات لتكوين الكواكب.
وقال ويليام بالمير، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة جونز هوبكنز الذي قاد الدراسة: “من خلال اكتشاف هذه الميزات القوية لثاني أكسيد الكربون، أظهرنا أن هناك نسبة كبيرة من العناصر الثقيلة، مثل الكربون والأكسجين والحديد، في أجواء هذه الكواكب. وبالنظر إلى ما نعرفه عن النجم الذي تدور حوله هذه الكواكب، فإن هذا يشير على الأرجح إلى أنها تشكلت عبر التراكم النووي، وهو استنتاج مثير للاهتمام للكواكب التي يمكننا رؤيتها مباشرة”.
ويعد HR 8799 نظاما كوكبيا شابا نسبيا، حيث يبلغ عمره 30 مليون سنة فقط، مقارنة بنظامنا الشمسي الذي يبلغ عمره 4.6 مليار سنة. وتنبعث من كواكبه الشابة التي ما تزال تشع حرارة من تكوينها، إشعاعات تحت حمراء قوية.
ويعد تصوير الكواكب خارج المجموعة الشمسية مباشرة تحديا كبيرا بسبب خفوت ضوئها مقارنة بالنجوم التي تدور حولها. ومع ذلك، يتمتع تلسكوب جيمس ويب بالقدرة على التقاط صور مباشرة عند أطوال موجية محددة من الأشعة تحت الحمراء، ما يمكنه من تحديد جزيئات رئيسية مثل ثاني أكسيد الكربون.
وهذه القدرة تسمح لعلماء الفلك بالتمييز بين الكواكب العملاقة والأقزام البنية، وهي أجسام تشبه النجوم ولكنها تفتقر إلى الكتلة الكافية لحدوث الاندماج النووي.
وتم تحقيق هذا الإنجاز بفضل أجهزة “الكوروناغراف” الموجودة في تلسكوب جيمس ويب، والتي تعمل على حجب الضوء الساطع للنجوم، ما يسمح برؤية الضوء الخافت المنبعث من الكواكب التي تدور حولها. ويشبه هذا الأمر إنشاء كسوف شمسي مصغر يكشف عن عوالم خفية.
وسمحت هذه التقنية للعلماء بالتقاط وتحليل الضوء تحت الأحمر في نطاق 3-5 ميكرومتر. وكشفت البيانات عن وجود غازات محددة ومعلومات مفصلة عن الأغلفة الجوية لتلك الكواكب.
ووجد العلماء أن كواكب HR 8799 تحتوي على عناصر ثقيلة أكثر مما كان يعتقد سابقا، ما يدعم فكرة أنها تشكلت بشكل مشابه لعمالقة الغاز في نظامنا الشمسي.
وللمرة الأولى، كشفت ملاحظات تلسكوب جيمس ويب مباشرة عن الكواكب الداخلية لهذا النظام، مثل كوكب HR 8799 e عند طول موجي 4.6 ميكرومتر، وكوكب 51 Eridani b عند طول موجي 4.1 ميكرومتر.
وتسلط هذه الملاحظات الضوء على الحساسية الاستثنائية للتلسكوب في التقاط الإشارات الخافتة للكواكب، حتى عندما تكون قريبة من نجومها الساطعة.
وتثبت هذه الدراسة أن تلسكوب جيمس ويب يمكنه تحليل التركيب الكيميائي للأغلفة الجوية للكواكب الخارجية بشكل مباشر، ما يتجاوز مجرد استنتاج التركيب من ضوء النجوم.
