يستعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا لمنحنا أفضل رؤية حتى الآن لعوالم خارج نظامنا الشمسي ، والمعروفة باسم الكواكب الخارجية . سيكون العلماء في مركز آميس للأبحاث التابع لناسا في وادي السيليكون بكاليفورنيا من بين الأوائل الذين يراقبون الكون باستخدام Webb ، وهم يبحثون عن أدلة حول كيفية تشكل الكواكب الخارجية ، وما هي مكوناتها ، وما إذا كان من الممكن أن يكون أي منها صالحًا للسكن.
وصل التلسكوب إلى وجهته ، وهو مدار يبعد حوالي مليون ميل عن الأرض حول موقع يُدعى Sun-Earth Lagrange point 2 ، والمعروف أيضًا باسم L2. الآن ، يقترب Webb خطوة واحدة من إطلاق مهمته العلمية لتحويل فهمنا للكون.
سد فجوة المعرفة الكوكبية
عندما نبحث عن الكواكب الخارجية ، غالبًا ما يستخدم العلماء العوالم التي نعرفها أفضل كمرجع – عالمنا وعوالم جيراننا في النظام الشمسي.
“تنوع الكواكب التي اكتشفناها داخل المجرة يتجاوز بكثير تنوع الكواكب داخل نظامنا الشمسي ،” قالت ناتاشا باتالها ، عالمة الأبحاث في أميس والتي تشارك في البحث في العديد من برامج الويب. “في نظامنا الشمسي ، لدينا عوالم صخرية داخلية وكواكب غازية خارجية – لكن الكواكب الخارجية الأكثر شيوعًا التي نراها تقع في الواقع بينهما.”
سيستخدم فريق باتالها Webb لدراسة 11 من تلك الكواكب “الواقعة بين” ، وهي أكبر من الأرض ولكنها أصغر من كوكب نبتون ، لمعرفة المزيد حول كيفية تشكلها وتطورها عبر الزمن. الحصول على فكرة أساسية عما يبدو عليه سكان الكواكب – هل هم صخريون أم مصنوعون من الغاز؟ – هي البداية. ستركز الكثير من أبحاث الكواكب الخارجية لأميس التي تم تمكينها بواسطة Webb على هذا النوع من بناء المعرفة الأساسية ، مما يمنح العلماء المزيد من القطع لحل لغز ما يبدو عليه عدد الكواكب خارج نظامنا الشمسي وما إذا كانت هذه العوالم يمكن أن تؤوي حياة محتملة.
يقود Thomas Greene ، عالم الفيزياء الفلكية في Ames الذي ساهم في تطوير تقنيات Webb وتحليلها لأكثر من 20 عامًا ، دراسة على تسعة كواكب أقل كتلة وأكثر برودة من العديد من الكواكب التي تمت دراستها بواسطة التلسكوبات السابقة. ستركز دراسته على التركيب الكيميائي للأجواء المحيطة بتلك العوالم ، ووفرة العناصر الأثقل في تركيبها مقارنة بالنجوم المضيفة ، ودرجات الحرارة عبر سطح كل كوكب ، وأكثر من ذلك.
البحث عن الغلاف الجوي وإمكانية السكن
هناك نوع آخر من الكواكب يحتاج إلى مزيد من الدراسة وهو عوالم صخرية صغيرة تدور حول نجوم قزمة باردة. غالبًا ما تكون هذه الكواكب قريبة جدًا من شموسها ، ولكن نظرًا لأن شموسها صغيرة وباردة ، فإنها تقع داخل المنطقة الصالحة للسكن. ومع ذلك ، لا يُعرف الكثير عن هذه العوالم – بما في ذلك ما إذا كانت قادرة على الحفاظ على الغلاف الجوي على الإطلاق .
على الرغم من أن معظم العوالم في دراسة جرين مصنوعة من الغاز ، إلا أن أحدها صخري – TRAPPIST-1b. إنه الكوكب الأعمق في نظام TRAPPIST-1 ، وهو مجموعة من سبعة كواكب صخرية بحجم الأرض تقريبًا تدور بالقرب من نجم قزم صغير بارد. مع القليل من المعلومات المعروفة عن تكوين الكوكب ، بما في ذلك ما إذا كان له غلاف جوي أم لا ، فإن البيانات التي جمعتها Webb يمكن أن تكشف أنه عالم ميت وقاحل ، أو حتى مع إمكانية استضافة الحياة.
قال غرين: “الغلاف الجوي للكوكب ضروري لإمكانية الحياة كما نعرفها”. “لقد طورنا أدوات Webb لنكون قادرين على تزويدنا بالبيانات التي نحتاجها ليس فقط لاكتشاف الغلاف الجوي ، ولكن لتحديد مكوناتها.”
سيقوم فريق Greene بإلقاء نظرة فاحصة على طيف الكوكب – لمعرفة نوع الضوء الذي ينبعث منه ، مما يعطي نظرة على تركيبته الكيميائية. ستركز الدراسة على انبعاثات الأشعة تحت الحمراء للكوكب والبحث عن مؤشرات لثاني أكسيد الكربون. إذا كانت هناك علامات على وجود غلاف جوي ، وخاصة ثاني أكسيد الكربون ، فمن الممكن أن يكون TRAPPIST-1b قد تشكل وتطور مثل الكواكب الصخرية في نظامنا الشمسي الذي يحتوي أيضًا على ثاني أكسيد الكربون – الزهرة والأرض والمريخ .
يساهم Batalha أيضًا في برنامجين من برامج Webb يركزان على توصيف خمسة عوالم صخرية متشابهة ، بما في ذلك اثنان في نفس النظام – TRAPPIST-1h و TRAPPIST-1e ، والأخير في المنطقة الصالحة للسكن. ستحدد هذه البرامج عدد هذه العوالم التي تحتوي على أجواء ، وإذا كانت كذلك ، فمن مكوناتها. تقع العديد من أهداف ويب على بعد مئات أو حتى مليارات السنين الضوئية ، لكن بعض الكواكب الخارجية الأقرب إلينا هي نفس هذه العوالم الصغيرة الصخرية. Proxima Centauri ، النجم الأقرب إلينا على بعد ما يزيد قليلاً عن أربع سنوات ضوئية ، هو قزم M ومن المحتمل أن يكون موطنًا لعالمين من هذا القبيل. يمكن أن يساعدنا التعرف على العوالم البعيدة في فهم احتمالات قابلية السكن بالقرب من المنزل.
يعد تلسكوب ويب أكبر مرصد فلكي للفيزياء الفضائية وأكثر مهمة علمية معقدة من الناحية الفنية قامت ناسا ببنائها على الإطلاق.
