يقوم تلسكوب ويب باكتشاف غير متوقع في ضواحي نظامنا الشمسي

في “الأرض الحرام” التي يضرب بها المثل في نظامنا الشمسي، وهي عالم فضائي عميق يقع خلف الكواكب، اكتشف العلماء نشاطًا غير متوقع.

تُسمى هذه المنطقة النائية، التي تسكنها عوالم مغطاة بالجليد مثل بلوتو (كوكب قزم)، بحزام كويبر، وهي منطقة على شكل كعكة دائرية تحيط بجزء كبير من نظامنا الشمسي. إنه مكان غير معروف نسبيًا، ولكن يُعتقد أن الملايين من الأجسام المتجمدة “الميتة” تدور حوله. الآن، وجه علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي القوي نحو بعض هذه الأجسام الجليدية، ووجدوا أدلة على أنها ليست كذلك. ميت جدا بعد كل ذلك.

وقال كريستوفر جلين، العالم في معهد أبحاث الجنوب الغربي الذي يبحث في العوالم الجليدية، في بيان: “إننا نرى بعض العلامات المثيرة للاهتمام للأوقات الحارة في الأماكن الباردة”.

قاد جلين، الذي أجرى سابقًا بحثًا على قمر زحل إنسيلادوس الذي يطلق السخان، هذا التحقيق الجديد في أجسام حزام كويبر، والذي نُشر في مجلة علوم الكواكب إيكاروس.

وقام العلماء بتدريب تلسكوب ويب، الذي يدور على بعد مليون ميل من الأرض، على أكبر جسمين معروفين في حزام كويبر – إيريس وماكيماكي. تم تجهيز هذا الجهاز بكاميرات متخصصة يمكنها اكتشاف أنواع مختلفة من العناصر أو الجزيئات (مثل الماء أو ثاني أكسيد الكربون) في عوالم بعيدة.

ما وجدوه كان مفاجأة: يُعتقد أن الأجرام السماوية والأشياء الجليدية الموجودة في حزام كويبر محفوظة، وهي من الآثار البدائية للنظام الشمسي المبكر. لكن الميثان المتجمد الذي تم تحديده على سطحي إيريس وماكيماكي (يقعان على التوالي، في المتوسط، على مسافة تزيد عن ذلك بكثير) 6 و 4 مليار وأوضح جلين أن هذه الجزيئات (على بعد أميال) تظهر أن هذه الجزيئات تم “طهيها” مؤخرًا. ويشير هذا إلى وجود مناطق داخلية ساخنة تحت هذه القشور الجليدية، قادرة على دفع السائل أو الغاز إلى السطح. تشير رواسب الميثان الحديثة نسبيًا أيضًا إلى أن هذه العوالم يمكن أن تحتوي على محيطات، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه (على غرار الأقمار الجليدية مثل أوروبا، التي تدور حول كوكب المشتري).

وأوضح جلين: “يمكن أن تشير النوى الساخنة أيضًا إلى مصادر محتملة للمياه السائلة تحت أسطحها الجليدية”.

رسم بياني يوضح كيف يمكن لمصدر الحرارة بالقرب من قلب إيريس وماكيماكي أن يحافظ على المحيط، ويدفع العناصر إلى السطح.
الائتمان: معهد أبحاث الجنوب الغربي

تصور لما يبدو عليه الكوكبان القزمان إيريس وماكيماكي.
الائتمان: معهد أبحاث الجنوب الغربي

حتى أنه من الممكن أن توفر بعض هذه العوالم المتجمدة – التي تبعد مليارات الأميال – ظروفًا مناسبة لتطور الحياة – على الرغم من عدم وجود دليل على ذلك حتى الآن.

ربما يكون من المقرر إرسال مهمة إلى هذه الحدود الكونية. ففي نهاية المطاف، كشفت مهمة نيوهورايزنز التابعة لوكالة ناسا إلى بلوتو (وما بعده) عن عالم معقد ذو تضاريس متنوعة، بما في ذلك الأنهار الجليدية والجبال المكونة من الجليد المائي.

قال جلين: “بعد تحليق نيوهورايزنز بالقرب من نظام بلوتو، ومع هذا الاكتشاف، أصبح حزام كويبر أكثر حيوية من حيث استضافة عوالم ديناميكية مما كنا نتخيل”. “ليس من السابق لأوانه البدء في التفكير في إرسال مركبة فضائية لتحلق بالقرب من أحد هذه الأجسام لوضع بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي في سياق جيولوجي. أعتقد أننا سنذهل بالعجائب التي تنتظرنا!”

رسم يوضح حزام كويبر خارج مدار نبتون في نظامنا الشمسي.
الائتمان: ناسا

قدرات تلسكوب ويب القوية

تم تصميم تلسكوب ويب – وهو عبارة عن تعاون علمي بين ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية – للنظر في أعمق الكون والكشف عن رؤى جديدة حول الكون المبكر. ولكنها أيضًا تنظر إلى الكواكب المثيرة للاهتمام في مجرتنا، إلى جانب الكواكب والأقمار في نظامنا الشمسي.

وإليك كيفية تحقيق Webb لمآثر لا مثيل لها، ومن المرجح أن يستمر لعقود من الزمن:

– المرآة العملاقة: يبلغ عرض مرآة ويب، التي تلتقط الضوء، أكثر من 21 قدمًا. وهذا أكبر بمرتين ونصف من مرآة تلسكوب هابل الفضائي. يتيح التقاط المزيد من الضوء لويب رؤية المزيد من الأشياء القديمة البعيدة. كما هو موضح أعلاه، ينظر التلسكوب إلى النجوم والمجرات التي تشكلت منذ أكثر من 13 مليار سنة، أي بعد بضع مئات الملايين من السنين من الانفجار الكبير.

قال جان كريتون، عالم الفلك ومدير القبة السماوية مانفريد أولسون في جامعة ويسكونسن-ميلووكي، لموقع ماشابل في عام 2021: “سنرى النجوم والمجرات الأولى التي تشكلت على الإطلاق”.

– عرض الأشعة تحت الحمراء: على عكس هابل، الذي يرى الضوء المرئي لنا إلى حد كبير، فإن ويب هو في المقام الأول تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء، مما يعني أنه يرى الضوء في طيف الأشعة تحت الحمراء. وهذا يسمح لنا برؤية المزيد من الكون. الأشعة تحت الحمراء لديها أطول الأطوال الموجية من الضوء المرئي، وبالتالي فإن موجات الضوء تنزلق بكفاءة أكبر عبر السحب الكونية؛ لا يصطدم الضوء في كثير من الأحيان بهذه الجزيئات المكتظة بالكثافة ولا ينتشر بها. في نهاية المطاف، يمكن لبصر ويب بالأشعة تحت الحمراء أن يخترق الأماكن التي لا يستطيع هابل اختراقها.

قال كريتون: “إنه يرفع الحجاب”.

– النظر إلى الكواكب الخارجية البعيدة: تلسكوب ويب يحمل معدات متخصصة تسمى أجهزة قياس الطيف من شأنها أن تحدث ثورة في فهمنا لهذه العوالم البعيدة. يمكن للأدوات فك رموز الجزيئات (مثل الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان) الموجودة في أجواء الكواكب الخارجية البعيدة، سواء كانت عمالقة غازية أو عوالم صخرية أصغر. سوف ينظر ويب إلى الكواكب الخارجية في مجرة ​​درب التبانة. من يعرف ماذا سنجد؟

“قد نتعلم أشياء لم نفكر فيها أبدًا” مرسيدس لوبيز موراليس، باحثة في الكواكب الخارجية وعالمة فيزياء فلكية في مركز الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد وسميثسونيانوقال Mashable في عام 2021.

لقد نجح علماء الفلك بالفعل في العثور على تفاعلات كيميائية مثيرة للاهتمام على كوكب يبعد 700 سنة ضوئية، وكما هو موضح أعلاه، بدأ المرصد في النظر إلى أحد أكثر الأماكن المتوقعة في الكون: الكواكب الصخرية بحجم الأرض في نظام TRAPPIST الشمسي. نظام.