أصبح أحد أبعد الكواكب الخارجية التي عُثر عليها في مجرة درب التبانة الأكثر إثارة للاهتمام. اكتشف علماء الفلك في غلاف KELT-9b الجوي، المعدن الأرضي النادر تيربيوم يدور في سحب من المعدن المبخر، وهي المرة الأولى التي يعثر فيها على هذا العنصر النادر للغاية في عالم بعيد.
اكتشف الفريق أيضًا الفاناديوم والباريوم والسترونشيوم والنيكل وعناصر أخرى، ما يؤكد الاكتشافات السابقة ويقترح أن كل ما يحدث مع KELT-9b غريب جدًا.
يقول عالم الفيزياء الفلكية نيكولاس بورساتو من جامعة لوند في السويد: «لقد طورنا طريقةً جديدة تجعل الحصول على معلومات أكثر تفصيلاً ممكنًا، وباستخدام هذه الطريقة، اكتشفنا سبعة عناصر، بما في ذلك العنصر النادر تيربيوم، الذي لم يُعثر عليه من قبل في الغلاف الجوي لأي كوكب خارج المجموعة الشمسية».
«إن العثور على التيربيوم في الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية هو أمر مفاجئ للغاية».
يقع KELT-9b على بُعد نحو 670 سنة ضوئية وهو حقًا أحد أكثر الكواكب الخارجية تطرفًا من نوع كواكب المشتري الساخنة، وهو عملاق غازي محبوس في مدار قريب مع نجمه المضيف لدرجة أنه يسخن لدرجات حرارة مرتفعة جدًا.
علاوة على ذلك، يدور KELT-9b في مدار ضيق للغاية يبلغ 1.48 يومًا فقط حول نجم عملاق أزرق، الذي يعد أحد أكثر النجوم سخونة.
يؤدي هذا التقارب إلى تبخر الكوكب الخارجي إلى حد كبير، يسخن KELT-9b على جانبه النهاري إلى درجات حرارة تزيد عن 4327 درجة مئوية، وهذه أعلى درجة حرارة رأيناها في الكواكب الخارجية. إنه أسخن من 80٪ على الأقل من جميع النجوم المعروفة.
لحسن حظنا، يمر KELT-9b بدورانه بيننا وبين النجم. هذا يعني أن العلماء تمكنوا من النظر إلى غلافه الجوي.
عندما يمر ضوء النجم عبر غلاف KELT-9b الجوي تُمتص بعض الأطوال الموجية للضوء وتنعكس بواسطة الذرات الموجودة في الغاز. تكون الإشارة صغيرة، ولكن بطريقة تكديس المدارات، يمكن علماء الفلك تضخيم الإشارة لرؤية أجزاء أكثر إشراقًا وأغمق على طيف ضوء النجم عند عبور الكوكب، بالمقارنة مع ترصدات النجم من تلقاء نفسه.
يتطلب الأمر القليل من التحليل، ولكن يمكن العلماء النظر في بصمة هذه الأجزاء المظلمة والأخرى المشرقة وتحديد العناصر التي تسبب التغييرات في الضوء.
بهذه البيانات، أصبح KELT-9b أول كوكب من الكواكب الخارجية -خارج المجموعة الشمسية- اكتُشفَ الحديد والتيتانيوم في غلافه الجوي في عام 2018. بعد ذلك بعام، أعلن العلماء أنهم عثروا أيضًا على الصوديوم والمغنيسيوم والكروم والمعادن الأرضية النادرة والإيتريوم.
نقح آلان بورساتو وزملاؤه تقنيات التحليل لإجراء توزيعات أكثر تفصيلًا للعناصر الموجودة في طيف KELT-9b ونجمه المضيف. أكدت نتائجهم الاكتشافات السابقة للهيدروجين والصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم والكروم والحديد واكتشفوا العديد من المعادن التي لم تُرصد في الغلاف الجوي للكوكب الخارجي.
كان التيربيوم ذو العدد الذري 65 المفاجأة الحقيقية. فعلى الأرض يعد العنصر الثقيل نادرًا للغاية، وعادة ما يوجد بكميات ضئيلة مع عناصر أخرى. ولم نحدد حتى الآن أي معدن طبيعي مهيمن على التيربيوم؛ وتقدر وفرته في القشرة الأرضية بحوالي 0.00012٪.
لذلك فإن العثور عليه في عالم آخر هو أمر مثير للاهتمام لأن العناصر الثقيلة مثل التيربيوم لا تُشكّل إلا في أقسى الظروف، مثل انفجار المستعر الأعظم أو اصطدام نجمين نيوترونيين.
هذا صحيح لجميع العناصر الأثقل من الحديد، لكن وجود التيربيوم في أغلفة الكواكب الخارجية الجوية لم يكن متوقعًا على الإطلاق، وقد يخبرنا شيئًا عن تاريخ KELT-9b ونجمه. نحن نعلم أن كلاهما يافع نسبيًا، يبلغان من العمر 300 مليون سنة فقط. بالمقارنة، يبلغ عمر الشمس على سبيل المثال حوالي 4.6 مليار سنة.
لوجود عناصر ثقيلة مثل تلك التي اكتُشفت في الغلاف الجوي لـ KELT-9b، يجب أن يكونا قد تشكلا من مواد تضمنت مقذوفات من أحد هذه الأحداث العنيفة.
نظرًا لوقوع مثل هذه الأحداث في نهاية حياة النجم، تزداد كمية العناصر الثقيلة في الكون بمرور الوقت.
مع تقدم النجوم أو الكواكب الخارجية في العمر، تقل العناصر الثقيلة فيه. وعلى العكس من ذلك، تحتوي النجوم والكواكب الخارجية الأصغر سنًا على عناصر ثقيلة أكثر ومن المحتمل أن تكون أكثر تنوعًا.
يقول بورساتو: «يساعدنا تعلم المزيد عن العناصر الأثقل، من بين أمور أخرى، على تحديد عمر الكواكب الخارجية وكيفية تشكلها».
يطور عمل الفريق أيضًا التقنيات المستخدمة لتحليل أغلفة الكواكب الخارجية الجوية. ما يزال العلم جديدًا إلى حد ما، لكنه ينمو بسرعة كبيرة؛ وسيساعد جيل جديد من التلسكوبات علو نموه أكثر.
هذا ليس فقط لدراسة التكوينات المتطرفة، مثل KELT-9b، إذ يعتقد العلماء أن اكتشافنا الأول للحياة خارج النظام الشمسي سيكون بواسطة اكتشاف المواد البيولوجية في الغلاف الجوي لعالم غريب.
يقول بورساتو: «إن اكتشاف العناصر الثقيلة في أغلفة الكواكب الخارجية شديدة الحرارة هو خطوة أخرى نحو معرفة كيفية عمل الأغلفة الجوية للكواكب». «كلما تعرفنا على هذه الكواكب بشكل أفضل، زادت فرصتنا في العثور على الأرض 2.0 في المستقبل».
اقرأ أيضًا:
ما هو المعدن الأندر في العالم؟
سحب معدنية وأمطار من الياقوت السائل تهطل في سماء كوكب خارجي!
ترجمة: ساره الحمصي
تدقيق: يوسف صلاح صابوني
