منذ اكتشافها في عام 2005 ، كانت الكواكب الخارجية HD 189733b واحدة من أكثر الكواكب الشمسية الإضافية التي تمت ملاحظتها ، نظرًا لحجمها ومدارها المدمج وقربها من الأرض وجاذبية السماء الزرقاء. لكن علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب سويفت شهدوا تغيرات دراماتيكية في الغلاف الجوي العلوي للكوكب بعد اشتعال عنيف من والده الذي غمر الكوكب في أشعة سينية شديدة. يقول العلماء أن القدرة على مشاهدة الحركة تعطي لمحة محيرة عن المناخات المتغيرة والطقس على الكواكب خارج نظامنا الشمسي.
في حين أن HD 189733b لها سماء زرقاء مثل الأرض ، إلا أنها واحدة من "المشتري الحار" الذي كان من الأسهل على صائدي الكواكب الخارجية العثور عليه: كواكب الغاز الضخمة التي تدور حول نجمها. تقع HD 189733 على مقربة شديدة من نجمها ، المسمى HD 189733A ، على مسافة ثلاثين فقط من مسافة الأرض من الشمس ، وتلتف حول النجم في 2.2 يومًا. بالإضافة إلى ذلك ، يبعد النظام 63 عامًا ضوئيًا فقط ، وهو قريب جدًا بحيث يمكن رؤية نجمه مع مناظير بالقرب من سديم دمبل الشهير.
على الرغم من أن نجمه أصغر قليلاً وأكثر برودة من الشمس ، فإن هذا يجعل مناخ الكوكب حارًا بشكل استثنائي ، فوق 1000 درجة مئوية ، ويضرب الغلاف الجوي العلوي بإشعاع الأشعة فوق البنفسجية النشط والأشعة السينية.
على الرغم من أن الغلاف الجوي HD 189733b لم يكن يعتقد أنه يتبخر (مثل كوكب خارجي مماثل يسمى أوزوريس ، أو HD 209458b) ، عرف علماء الفلك أن الإمكانات موجودة. تمتد غازات الغلاف الجوي إلى ما هو أبعد بكثير من "السطح" الكوكبي مما يسمح للضوء النجمي بالمرور ، وفي الملاحظات السابقة كان الفلكيون قادرين على إلقاء نظرة خاطفة على المركبات الكيميائية التي تحيط HD 189733b. من هذا التحليل ، استنتج العلماء أن الماء والميثان موجودان في الغلاف الجوي. وفي وقت لاحق ، رسم تلسكوب سبيتزر الفضائي توزيع درجات الحرارة حول العالم. أشار بحث إضافي إلى وجود طبقة رقيقة من الجسيمات في الغلاف الجوي العلوي لـ HD 189733b ، مما يخلق سحب عاكسة رقيقة.
قاد عالم الفلك Alain Lecavelier des Etangs من معهد باريس للفيزياء الفلكية في فرنسا فريقًا يستخدم هابل لمراقبة الغلاف الجوي لهذا الكوكب خلال فترتين في أوائل عام 2010 وأواخر عام 2011 ، حيث تم تصويره ضد نجمه الأم. أثناء الإضاءة الخلفية بهذه الطريقة ، يطبع الغلاف الجوي للكوكب توقيعه الكيميائي على ضوء النجوم ، مما يسمح لعلماء الفلك بفك شفرة ما يحدث على المقاييس الصغيرة جدًا بحيث لا يمكن تصويرها مباشرة. كانوا يأملون في ملاحظة تبخر الأجواء ، لكنهم خابوا بخيبة أمل في عام 2010.
قال Lecavelier: "كانت أول مجموعة من الملاحظات مخيبة للآمال ، حيث لم تظهر أي أثر على الغلاف الجوي للكوكب على الإطلاق. لقد أدركنا فقط أننا صادفنا شيئًا أكثر إثارة للاهتمام عندما جاءت المجموعة الثانية من الملاحظات ".
أظهرت ملاحظات المتابعة التي أجراها الفريق ، والتي تم إجراؤها في عام 2011 ، تغيرًا جذريًا ، مع وجود علامات واضحة على تدفق غاز من الكوكب بمعدل لا يقل عن 1000 طن في الثانية ، بسرعة 300000 ميل في الساعة ، مما يعطي الكوكب مظهر يشبه المذنب.
قال ليكافلييه: "لم نتأكد من تبخر أجواء بعض الكواكب. لقد شاهدنا الظروف المادية في الجو التبخيري تتفاوت مع مرور الوقت. لم يفعل أحد ذلك من قبل ".
فلماذا تغيرت حالة الغلاف الجوي؟
على الرغم من درجة الحرارة القصوى للكوكب ، إلا أن الغلاف الجوي ليس حارًا بما يكفي للتبخر بالمعدل الذي شوهد في عام 2011. وبدلاً من ذلك ، يُعتقد أن التبخر مدفوعًا بالأشعة السينية المكثفة والإشعاع فوق البنفسجي الشديد من النجم الأم ، والذي يبلغ حوالي أقوى 20 مرة من شمسنا. مع الأخذ في الاعتبار أيضًا أن HD 189733b هو كوكب عملاق قريب جدًا من نجمه ، فيجب أن يعاني من جرعة أشعة سينية أعلى بثلاثة ملايين مرة من الأرض.
نظرًا لأن الأشعة السينية وأشعة الشمس فوق البنفسجية المتطرفة تسخن الغلاف الجوي لكوكب الأرض ومن المحتمل أن تقود هروبه ، فقد راقب الفريق أيضًا النجم باستخدام تلسكوب Swift's X-ray Telescope (XRT). في 7 سبتمبر 2011 ، قبل ثماني ساعات فقط من الموعد المقرر لمراقبة هابل العبور ، كانت سويفت تراقب النجم عندما أطلق العنان لتوهج قوي. تم سطوعه بنسبة 3.6 مرة في الأشعة السينية ، وهو ارتفاع يحدث فوق مستويات الانبعاث التي كانت أكبر بالفعل من الشمس.
قال المؤلف المشارك بيتر ويتلي: "إن قرب الكوكب من النجم يعني أنه ضربه انفجار أشعة سينية عشرات الآلاف من المرات أقوى مما تعانيه الأرض حتى أثناء التوهج الشمسي من الفئة X ، وهو أقوى فئة". فيزيائي في جامعة وارويك في إنجلترا.
بعد احتساب الحجم الهائل للكوكب ، يلاحظ الفريق أن HD 189733b واجه حوالي 3 ملايين مرة من الأشعة السينية التي تتلقاها الأرض من التوهج الشمسي عند عتبة فئة X.
قال المؤلف المشارك بيتر ويتلي من جامعة وارويك في المملكة المتحدة: "إن انبعاثات الأشعة السينية هي جزء صغير من إجمالي إنتاج النجم ، ولكنه الجزء الذي يتسم بالحيوية الكافية لدفع عملية تبخر الغلاف الجوي". "كان هذا هو ألمع إشعاع بالأشعة السينية من HD 189733A من العديد من المشاهدات التي تمت ملاحظتها حتى الآن ، ويبدو من المحتمل جدًا أن تأثير هذا التوهج على الكوكب دفع التبخر الذي شوهد بعد بضع ساعات مع هابل."
وقال الفريق أيضًا إن التغييرات في إنتاج النجم قد تعني أنه يخضع لعملية موسمية مماثلة لدورة البقع الشمسية التي تستغرق 11 عامًا.
يأمل الفريق في توضيح التغييرات التي شهدوها باستخدام الملاحظات المستقبلية باستخدام تلسكوب هابل وتلسكوب الفضاء بالأشعة السينية XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، لكنهم يقولون إنه ليس هناك شك في أن الكوكب قد أصيب بتوهج نجمي ، ولا شك في أن معدل تبخر ارتفع الغلاف الجوي لكوكب الأرض.
يوضح هذا البحث فوائد البحث التعاوني بين المهام ، حيث رأى Swift التوهج ، وشاهد هابل الكمية الهائلة من الغازات التي تم تجريدها من الغلاف الجوي للكوكب. كما أنه يوفر إمكانية البحث في المستقبل ، لمشاهدة التغييرات في كل من النجوم والعوالم الجوية في أجواء أخرى.
يقدم هذا الفيديو من مركز Goddard Spaceflight Center التابع لناسا معلومات إضافية:
عنوان الصورة الرصاص: يوضح أداء هذا الفنان تبخر جو HD 189733b استجابة لثوران قوي من نجمه المضيف. اكتشف تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا الغازات الهاربة ، واكتشف القمر الصناعي سويفت التابع لوكالة ناسا التوهج النجمي. الائتمان: مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.
شرح الصورة الثانية: التقط Swift's Ultraviolet / Optical Telescope هذا المنظر لنجم HD 189733b في 14 سبتمبر 2011. يبلغ عرض الصورة 6 دقائق. الائتمان: ناسا / سويفت / ستيفان إيملر
