الأقزام البنية - تلك الأجسام التي ليست كوكبًا تمامًا وليست نجمة - هي غرائب مثيرة للفضول منخفضة الكتلة جدًا لحرق الهيدروجين ، ولكنها أكبر من الكواكب. إنها تنبعث فقط كمية قليلة من الضوء ، لذا يصعب اكتشافها ، مما يجعل العلماء غير متأكدين من عددها المحتمل في مجرتنا.
لكن الفلكيين كانوا يراقبون قزمًا بنيًا معينًا معروفًا باسم WISE 0855. فقط 7.2 سنة ضوئية من الأرض ، وهو أبرد جسم معروف خارج نظامنا الشمسي وهو بالكاد مرئي عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء. ولكن مع بعض تقنيات الرصد الطيفي الماكرة ، حدد الفلكيون الآن أن لهذا الكائن بعض الخصائص المثيرة: غلافه الجوي مليء بسحب بخار الماء. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف سحب مياه خارج نظامنا الشمسي.
قال أندرو سكيمر ، الأستاذ المساعد في علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز وأول مؤلف على ورقة بحثية WISE 0855 نشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters: "إنه أكثر خفوتًا بمقدار خمس مرات من أي جسم آخر تم اكتشافه باستخدام التحليل الطيفي الأرضي عند هذا الطول الموجي". الورق متاح على arXiv هنا). "الآن بعد أن أصبح لدينا طيف ، يمكننا أن نبدأ حقًا في التفكير فيما يحدث في هذا الكائن. يوضح طيفنا أن WISE 0855 يهيمن عليه بخار الماء والغيوم ، مع مظهر عام مشابه بشكل لافت للنظر للمشتري ".
الاسم الكامل لهذا القزم البني هو WISE J085510.83-071442.5 ، لكننا بين الأصدقاء ، لذا فهو W0855 باختصار. تبلغ كتلته حوالي خمسة أضعاف كتلة المشتري وهو أبرد قزم بني تم اكتشافه على الإطلاق ، بمتوسط درجة حرارة يبلغ حوالي 250 درجة كلفن ، أو ناقص 10 درجات فهرنهايت ، ناقص 20 درجة مئوية. وهذا يجعله باردًا تقريبًا مثل المشتري ، وهو 130 درجات كلفن.
قال سكيمر: "WISE 0855 هي فرصتنا الأولى لدراسة جسم كتلة كوكبية خارج المجموعة الشمسية يكون تقريبًا باردًا مثل عمالقة الغاز لدينا".
استخدم Skemer وفريقه تلسكوب Gemini-North في هاواي و Gemini Near Infrared Spectrograph لمراقبة WISE 0855 على مدى 13 ليلة لما مجموعه حوالي 14 ساعة. كان Skemer جزءًا من فريق درس هذا الكائن في عام 2014 ووجد مؤشرات مؤقتة لسحب المياه بناءً على بيانات ضوئية محدودة للغاية. قال Skemer إن الحصول على طيف (يفصل الضوء عن جسم ما في أطوال موجته المكونة) هو الطريقة الوحيدة لاكتشاف التكوين الجزيئي لهذا الجسم.
فيديو حول اكتشاف 2014 ودراسة WISE 0855:
WISE 0855 ضعيف جدًا بالنسبة إلى التحليل الطيفي التقليدي عند الأطوال الموجية الضوئية أو القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، لكن الفريق واجه تحديًا ونظر إلى الانبعاثات الحرارية من الجسم بأطوال موجية في نافذة ضيقة حول 5 ميكرون.
قال سكيمر: "أعتقد أن جميع أعضاء فريق البحث اعتقدوا حقًا أننا كنا نحلم أن نعتقد أنه يمكننا الحصول على طيف من هذا القزم البني لأن توهجه الحراري ضعيف جدًا". WISE 0855 ، رائع وخافت لدرجة أن العديد من علماء الفلك اعتقدوا أنه قد يستغرق سنوات قبل أن يتم الحصول على الطيف. وقال سكيمر "اعتقدت أنه سيتعين علينا الانتظار حتى يعمل تلسكوب جيمس ويب الفضائي للقيام بذلك."
قدمت هذه النظرة الطيفية لمحة عن بيئة الغلاف الجوي WISE 0855. مع وجود البيانات في متناول اليد ، طور الباحثون نماذج الغلاف الجوي لكيمياء التوازن لقزم بني عند 250 درجة كلفن وحسبوا الأطياف الناتجة في ظل افتراضات مختلفة ، بما في ذلك نماذج غائمة وخالية من الغيوم. توقعت النماذج طيفًا تسيطر عليه الميزات الناتجة عن بخار الماء ، وأنتج النموذج الغائم الأنسب للميزات في طيف WISE 0855.
في حين أن أطياف هذا الكائن تشبه إلى حد كبير كوكب المشتري ، يبدو أن WISE 0855 له جو أقل اضطرابًا.
وقال سكيمر: "يسمح لنا الطيف بالتحقيق في الخصائص الديناميكية والكيميائية التي تمت دراستها منذ فترة طويلة في الغلاف الجوي للمشتري ، ولكن هذه المرة في عالم خارج المجموعة الشمسية".
يقول العلماء أن WISE 0855 يبدو أشبه بالمشتري أكثر من أي كوكب خارجي اكتشف حتى الآن ، وهو أمر مثير للاهتمام بشكل خاص منذ أن بدأت مهمة جونو للتو استكشافها في العالم العملاق. كوكب المشتري ، إلى جانب الكواكب الغازية الأخرى في نظامنا الشمسي ، يحتوي على سحب وعواصف ، على الرغم من أن سحب المشتري مصنوعة بشكل أساسي من الأمونيا مع سحب منخفضة المستوى ربما تحتوي على الماء. أحد أهداف جونو هو تحديد وفرة المياه العالمية في المشتري.
المصادر: جامعة كاليفورنيا سانتا كروز ، الجوزاء
