10 يناير 2024
(أخبار Nanowerkاكتشف علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا قزمًا بنيًا (جسم أكبر من كوكب المشتري ولكنه أصغر من النجم) مع انبعاث الأشعة تحت الحمراء من الميثان، ومن المحتمل أن يكون ذلك بسبب الطاقة الموجودة في غلافه الجوي العلوي. وهذا اكتشاف غير متوقع لأن القزم البني W1935 بارد ويفتقر إلى نجم مضيف؛ ولذلك لا يوجد مصدر واضح للطاقة في الغلاف الجوي العلوي. ويتوقع الفريق أن انبعاث الميثان قد يكون بسبب عمليات توليد الشفق القطبي.
يصور هذا المفهوم الفني القزم البني W1935، الذي يقع على بعد 47 سنة ضوئية من الأرض. اكتشف علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا انبعاث الأشعة تحت الحمراء من غاز الميثان القادم من W1935. وهذا اكتشاف غير متوقع لأن القزم البني بارد ويفتقر إلى نجم مضيف؛ ولذلك لا يوجد مصدر واضح للطاقة لتسخين الغلاف الجوي العلوي وجعل غاز الميثان يتوهج. ويتوقع الفريق أن انبعاث غاز الميثان قد يكون نتيجة لعمليات توليد الشفق القطبي، كما هو موضح هنا باللون الأحمر. (الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، وكالة الفضاء الكندية، وإل هوستاك (STScI))
سيتم عرض هذه النتائج في الاجتماع 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز.
للمساعدة في تفسير سر انبعاث الأشعة تحت الحمراء من الميثان، تحول الفريق إلى نظامنا الشمسي. يعد انبعاث الميثان سمة شائعة في الكواكب الغازية العملاقة مثل كوكب المشتري وزحل. ويرتبط تسخين الغلاف الجوي العلوي الذي يغذي هذا الانبعاث بالشفق القطبي.
على الأرض، يتم إنشاء الشفق القطبي عندما يتم التقاط الجسيمات النشطة المنبعثة من الشمس إلى الفضاء بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. وهي تتدفق إلى الغلاف الجوي للأرض على طول خطوط المجال المغناطيسي بالقرب من قطبي الأرض، وتتصادم مع جزيئات الغاز وتخلق ستائر ضوئية راقصة غريبة. يمتلك كوكب المشتري وزحل عمليات شفقية متشابهة تتضمن التفاعل مع الرياح الشمسية، لكنهما يحصلان أيضًا على مساهمات شفقية من الأقمار النشطة القريبة مثل آيو (بالنسبة للمشتري) وإنسيلادوس (بالنسبة لزحل).
بالنسبة للأقزام البنية المعزولة مثل W1935، فإن غياب الرياح النجمية للمساهمة في العملية الشفقية وتفسير الطاقة الإضافية في الغلاف الجوي العلوي اللازمة لانبعاث الميثان يعد لغزًا. ويعتقد الفريق أن العمليات الداخلية غير المحسوبة مثل الظواهر الجوية لكوكب المشتري وزحل، أو التفاعلات الخارجية مع البلازما بين النجوم أو قمر نشط قريب، قد تساعد في تفسير الانبعاث.
يصور هذا المفهوم الفني القزم البني W1935، الذي يقع على بعد 47 سنة ضوئية من الأرض. اكتشف علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا انبعاث الأشعة تحت الحمراء من غاز الميثان القادم من W1935. وهذا اكتشاف غير متوقع لأن القزم البني بارد ويفتقر إلى نجم مضيف؛ ولذلك لا يوجد مصدر واضح للطاقة لتسخين الغلاف الجوي العلوي وجعل غاز الميثان يتوهج. ويتوقع الفريق أن انبعاث غاز الميثان قد يكون نتيجة لعمليات توليد الشفق القطبي، كما هو موضح هنا باللون الأحمر. (الصورة: ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، وكالة الفضاء الكندية، وإل هوستاك (STScI))
سيتم عرض هذه النتائج في الاجتماع 243 للجمعية الفلكية الأمريكية في نيو أورليانز.
للمساعدة في تفسير سر انبعاث الأشعة تحت الحمراء من الميثان، تحول الفريق إلى نظامنا الشمسي. يعد انبعاث الميثان سمة شائعة في الكواكب الغازية العملاقة مثل كوكب المشتري وزحل. ويرتبط تسخين الغلاف الجوي العلوي الذي يغذي هذا الانبعاث بالشفق القطبي.
على الأرض، يتم إنشاء الشفق القطبي عندما يتم التقاط الجسيمات النشطة المنبعثة من الشمس إلى الفضاء بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. وهي تتدفق إلى الغلاف الجوي للأرض على طول خطوط المجال المغناطيسي بالقرب من قطبي الأرض، وتتصادم مع جزيئات الغاز وتخلق ستائر ضوئية راقصة غريبة. يمتلك كوكب المشتري وزحل عمليات شفقية متشابهة تتضمن التفاعل مع الرياح الشمسية، لكنهما يحصلان أيضًا على مساهمات شفقية من الأقمار النشطة القريبة مثل آيو (بالنسبة للمشتري) وإنسيلادوس (بالنسبة لزحل).
بالنسبة للأقزام البنية المعزولة مثل W1935، فإن غياب الرياح النجمية للمساهمة في العملية الشفقية وتفسير الطاقة الإضافية في الغلاف الجوي العلوي اللازمة لانبعاث الميثان يعد لغزًا. ويعتقد الفريق أن العمليات الداخلية غير المحسوبة مثل الظواهر الجوية لكوكب المشتري وزحل، أو التفاعلات الخارجية مع البلازما بين النجوم أو قمر نشط قريب، قد تساعد في تفسير الانبعاث.
قصة بوليسية
كان اكتشاف الشفق القطبي بمثابة قصة بوليسية. حصل فريق بقيادة جاكي فاهرتي، عالم الفلك في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في نيويورك، على الوقت باستخدام تلسكوب ويب لفحص 12 قزمًا بنيًا باردًا. ومن بين تلك الأجسام W1935 - الجسم الذي اكتشفه العالم المواطن دان كاسيلدن، الذي عمل مع مشروع Backyard Worlds Zooniverse - وW2220، وهو الجسم الذي تم اكتشافه باستخدام مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق التابع لناسا. كشف ويب بتفاصيل رائعة أن W1935 وW2220 يبدو أنهما مستنسخان لبعضهما البعض في التكوين. كما أنهم شاركوا أيضًا في السطوع ودرجات الحرارة والسمات الطيفية المماثلة للماء والأمونيا وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. وكان الاستثناء المذهل هو أن W1935 أظهر انبعاثًا من الميثان، على عكس ميزة الامتصاص المتوقعة التي لوحظت تجاه W2220. وقد شوهد هذا عند طول موجة الأشعة تحت الحمراء المميزة التي يكون ويب حساسًا لها بشكل فريد. "كنا نتوقع رؤية غاز الميثان لأن الميثان موجود في جميع أنحاء هذه الأقزام البنية. لكن بدلًا من امتصاص الضوء، رأينا العكس تمامًا: كان الميثان يتوهج. فكرتي الأولى كانت، ما هيك؟ لماذا يخرج انبعاث الميثان من هذا الجسم؟ قال فهرتي. استخدم الفريق نماذج حاسوبية لاستنتاج ما قد يكون وراء الانبعاث. أظهرت أعمال النمذجة أن W2220 كان لديه توزيع متوقع للطاقة في جميع أنحاء الغلاف الجوي، حيث يصبح أكثر برودة مع زيادة الارتفاع. من ناحية أخرى، كان لـ W1935 نتيجة مذهلة. كان النموذج الأفضل يفضل الانقلاب في درجة الحرارة، حيث يصبح الغلاف الجوي أكثر دفئًا مع زيادة الارتفاع. وقال بن بيرننجهام، المؤلف المشارك من جامعة هيرتفوردشاير في إنجلترا ومصمم النماذج الرئيسي في هذا العمل: "إن هذا الانقلاب في درجة الحرارة أمر محير حقًا". "لقد رأينا هذا النوع من الظاهرة في الكواكب التي لديها نجم قريب يمكنه تسخين طبقة الستراتوسفير، ولكن رؤيتها في جسم ليس له مصدر حرارة خارجي واضح هو أمر غريب".أدلة من نظامنا الشمسي
للحصول على أدلة، بحث الفريق في الفناء الخلفي لمنزلنا، إلى كواكب نظامنا الشمسي. يمكن أن تكون الكواكب الغازية العملاقة بمثابة وكيل لما يحدث على بعد أكثر من 40 سنة ضوئية في الغلاف الجوي لـ W1935. أدرك الفريق أن الانقلابات في درجات الحرارة تكون بارزة في كواكب مثل المشتري وزحل. لا يزال هناك عمل مستمر لفهم أسباب تسخين الستراتوسفير، لكن النظريات الرائدة للنظام الشمسي تتضمن التسخين الخارجي عن طريق الشفق القطبي ونقل الطاقة الداخلية من أعماق الغلاف الجوي (مع التفسير الأول الرائد).المرشحين أورورا القزم البني في السياق
ليست هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام الشفق لشرح ملاحظة القزم البني. اكتشف علماء الفلك انبعاثًا راديويًا قادمًا من العديد من الأقزام البنية الأكثر دفئًا، واستشهدوا بالشفق القطبي باعتباره التفسير الأكثر ترجيحًا. تم إجراء عمليات البحث باستخدام التلسكوبات الأرضية مثل مرصد كيك لتوقيعات الأشعة تحت الحمراء من هذه الأقزام البنية التي تنبعث منها موجات راديوية لتوصيف هذه الظاهرة بشكل أكبر، ولكنها لم تكن حاسمة. W1935 هو أول مرشح شفقي خارج النظام الشمسي يحمل توقيع انبعاث الميثان. وهو أيضًا أبرد مرشح شفقي خارج نظامنا الشمسي، حيث تبلغ درجة الحرارة الفعالة حوالي 400 درجة فهرنهايت (200 درجة مئوية)، أي حوالي 600 درجة فهرنهايت أكثر دفئًا من كوكب المشتري. في نظامنا الشمسي، تعد الرياح الشمسية مساهمًا أساسيًا في العمليات الشفقية، حيث تلعب الأقمار النشطة مثل آيو وإنسيلادوس دورًا في الكواكب مثل المشتري وزحل، على التوالي. يفتقر W1935 إلى نجم مرافق تمامًا، لذلك لا يمكن للرياح النجمية أن تساهم في هذه الظاهرة. لم يتضح بعد ما إذا كان القمر النشط قد يلعب دورًا في انبعاث الميثان على W1935. "مع W1935، لدينا الآن امتداد مذهل لظاهرة النظام الشمسي دون أي إشعاع نجمي للمساعدة في التفسير." وأشار فاهرتي. وأضافت: "مع ويب، يمكننا حقًا فتح الغطاء على الكيمياء وكشف مدى تشابه أو اختلاف العملية الشفقية خارج نظامنا الشمسي".- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64375.php
