الفلك

لماذا تتكون الكواكب الصخرية؟

لماذا تتكون الكواكب الصخرية؟

عندما يتشكل نظام نجمي من سحابة من الغاز والغبار ، فلماذا لا ينتقل الغبار باتجاه مركز الجاذبية مع الغاز ليشكل نجمًا؟ لماذا يتجمع الغبار في قرص التراكم ليشكل كواكب صخرية بدلاً من الوقوع في النجم الأولي؟


احتوى السديم الذي تشكلت منه الشمس والنظام الشمسي في الغالب على الهيدروجين والهيليوم ، ولكنه احتوى أيضًا على كميات صغيرة من العناصر الثقيلة ، بما في ذلك "الغبار".

أي غبار انتهى به المطاف في مركز قرص التراكم أصبح جزءًا من الشمس. تحتوي الشمس على 0.01٪ من السيليكون ، على سبيل المثال. هذه نسبة صغيرة فقط ، لكنها لا تزال حوالي 2 دولار مرات 10 ^ {26} كجم $ ، أي 100 ضعف كتلة الأرض. عندما تضيف في الحديد والنيكل والأكسجين والكربون والعناصر الأخرى التي تتكون منها الصخور ، تجد أن هناك ما يكفي من المادة في الشمس لتكوين آلاف الكواكب الصخرية. (http://www.space.com/17170-what-is-the-sun-made-of.html)

لذا فإن ذلك الجزء فقط من الغبار هو الذي يحدث عدم سقوطه في الشمس الذي يتحول إلى كواكب صخرية.

تفاصيل عملية تكوين الكواكب معقدة (وليست مفهومة تمامًا) ولكن بعد تكوين الشمس ، أزلت الرياح الشمسية النظام الشمسي الداخلي من الغاز والمواد المتطايرة ، ولم يتبق سوى الكواكب الصخرية التي كانت صغيرة جدًا بحيث لا يمكن حملها على مغلف كبير من الهيدروجين والهيليوم. أبعد من ذلك ، وراء الخط الجليدي ، يكون الماء والمواد المتطايرة الأخرى صلبة ، ويمكن أن تتشكل الكواكب الأكبر بكثير ، والتي تجذب عباءات الهيدروجين والهيليوم عن طريق الجاذبية.

انظر كيف أصبحت الأرض تدور حول الشمس؟ لمعرفة المزيد عن تكوين الكواكب.


لماذا تشكل الطبيعة الكواكب الخارجية بهذه السهولة؟

إنه وقت مثير لصيادي الكواكب. على مدى السنوات القليلة الماضية ، أصبح البحث عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية (& # 8220exoplanets & # 8221 للاختصار) أحد أهم الموضوعات في علم الفلك. خلال كل حديث عن الكواكب الخارجية التي حضرتها مؤخرًا ، بدأ المتحدث بالإعلان عن العدد الإجمالي للكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن ، والتي يتبعونها بسرعة مع التحذير على غرار & # 8220 حسنًا ، هذا العدد الإجمالي اعتبارًا من يوم الأربعاء ، ولكن من المحتمل أن تكون & # 8217s قد عفا عليها الزمن الآن. & # 8221 بفضل تلسكوب كبلر الفضائي ، وكوروت ، والمراصد الأرضية الأخرى ، يجد صيادو الكواكب هذه الأشياء بسرعة كبيرة ، ومن المحتمل أن نبدأ في تشفيرها.

إذا كنت تواكبنا هنا في Astrobites ، فلا شك أنك قرأت كل شيء عن المناطق الصالحة للسكن ، والمشتري الحار ، والأرض الفائقة (بعد كل شيء ، تعد & # 8220Exoplanets & # 8221 واحدة من أكثر العلامات شيوعًا لمنشوراتنا ، معارة فقط من قبل & # 8220 ملاحظات & # 8221). اليوم ، أود أن ألخص طلب arXiv الأخير الذي يستغرق بعض الوقت لتقدير الوفرة الواضحة للكواكب الخارجية في مجرتنا ، خاصة لأننا لا نعرف حقًا سبب وفرتها في المقام الأول. الورقة عبارة عن تلخيص لفهمنا النظري لتكوين الكواكب الخارجية ، والذي يبدو أنه ليس بهذا الحجم. بناءً على فهمنا النظري الحالي ، فإن تكوين الكواكب الخارجية ليس نزهة في الحديقة ، لكن الطبيعة تجعل الأمر يبدو سهلاً. يلخص المؤلف هذا اللغز في واحدة من أكثر الملخصات الشعرية مقتضبة التي قرأتها على الإطلاق: & # 8220 يربكنا انتشار العوالم خارج نظامنا الشمسي. & # 8221

العديد من أنظمة الكواكب معروفة حتى الآن.

الكواكب في كل مكان

لم يقم كبلر بمطاردة الكواكب إلا منذ عام 2009 ، لكنه اكتشف بالفعل ما يقرب من 3000 من الكواكب المرشحة خارج المجموعة الشمسية (تم تأكيد 114 منها كواكب خارج المجموعة الشمسية). يخبرنا هذا أن تكوينها يجب ألا يكون نادرًا كواكب خارجية تبدو ككائنات شائعة. ما هو أكثر من ذلك ، تختلف خصائصها اختلافًا كبيرًا. بعضها أصغر من الأرض ، في حين أن البعض الآخر يجعل كوكب المشتري لدينا يبدو ضعيفًا. يتشكل بعضها بالقرب من نجومها ، يغمرها الإشعاع والحرارة الحارقة ، والبعض الآخر يعيش حياة باردة في مدارات كبيرة. بعضها عمالقة غازية ، وبعضها صخري ، مما يعني أنه حتى كثافة الكواكب الخارجية تختلف اختلافًا كبيرًا ، من كثافة الستايروفوم إلى كثافة الحديد. خلاصة القول هي أنه يمكن العثور على هذه الأشياء في أي مكان تقريبًا. هل من السهل حقًا بناء كوكب؟

هناك طريقتان أساسيتان للتفكير في تكوين الكواكب. يتم استدعاء نهج & # 8220bottom-up & # 8221 التراكم الأساسي، حيث تتحد الأشياء الصغيرة لتكوين كائنات أكبر. النهج & # 8220top-down & # 8221 هو عدم استقرار الجاذبية، بما في ذلك سحابة كبيرة من الغاز والغبار تتفتت إلى أجزاء أصغر. هذه النماذج ليست مطلقة ، ويمكن أن تكون هناك عمليات أخرى في العمل ، ولكن هذه هي النماذج الأساسية قيد الدراسة في الوقت الحالي.

بناء كوكب روكي & # 8230 أو لا

من المنطقي التفكير في الكواكب الصخرية على أنها نتاج لتراكم النواة والكواكب الغازية كنتيجة لعدم استقرار الجاذبية. هذا & # 8217s فرضية طبيعية بما يكفي للبدء بها ، على أي حال. ولكن كما اتضح ، فإن بناء الكواكب الصخرية والنوى الصغيرة للكواكب الغازية أمر صعب حقًا مع نماذجنا الحالية لتراكم اللب أصعب مما قد يوحي به انتشار هذه الأجسام في الطبيعة. عليك أن تبدأ ببعض حبيبات الغبار بحجم ميكرومتر وينتهي بك الأمر بكوكب كامل النمو. يمتد هذا النمو على ما يقرب من تسعة أوامر من حيث الحجم. إذا كان هذا & # 8217t شاقة بما فيه الكفاية بالفعل ، فإن الغبار يواجه أيضًا شكلاً من أشكال الرياح بسبب تحرك الغاز المحيط بشكل أبطأ من حبيبات الغبار. يؤدي هذا إلى حدوث سحب يتسبب في دوران الغبار نحو النجم على نطاق زمني أقصر بكثير من ذلك المطلوب لنضج الكوكب. يُعرف هذا باسم الحاجز المتر. يطلق عليه هذا لأنه يؤثر بشكل كبير على حبيبات الغبار التي يبلغ حجمها متر والتي تقع على بعد حوالي 1 وحدة فلكية من النجم المضيف ، ومع ذلك فهي لا تزال تمثل مشكلة لحبيبات الغبار على أي مسافة من النجم. للتغلب على هذا ، أصبحت النماذج أكثر تعقيدًا ، مع الأخذ في الاعتبار التفاعلات التي لا حصر لها بين حبيبات الغبار وبيئتها ، ولكن لم يتم اختبار أي من هذه النماذج حتى الآن. لا يزال المؤلف متشككًا في هذه الأساليب ، مستشهداً بـ Occam & # 8217s Razor للإشارة إلى أن مثل هذه العملية القوية التي تحدث بشكل شائع يجب ألا تكون عرضة لمثل هذه الاضطرابات الصغيرة لضمان اكتمالها.

إن نموذج عدم استقرار الجاذبية ليس مقيدًا بدرجة كبيرة في معقوليته ، ولكن لم يتم بعد تطوير نظرية عمل مكتملة التكوين. لم يُعرف بعد ما إذا كان عدم الاستقرار بحد ذاته هو المحرك الوحيد لتشكيل الكواكب أم أنه ربما يعمل جنبًا إلى جنب مع التراكم الأساسي. لقد تم التكهن بأن الدوامات يمكن أن تتطور & # 8211 إلى حد كبير كما تفعل عندما تمضم كوبًا من البيرة أو كوبًا من الكاكاو & # 8211 وتحبس الغبار فيها ، مما يسمح لها بالاندماج في الكواكب الخارجية.

إلقاء نظرة

& # 8217s ليس من الواضح أي من هذه السيناريوهات ، إن وجدت ، يعمل عند تكوين الكواكب. اتضح أنه أمر صعب للغاية بمجرد النظر إلى النتيجة النهائية كما فعلنا & # 8217ve. باستخدام تلسكوب كيبلر الفضائي ، وجدنا العديد من الأنظمة ذات الخصائص الغريبة على عكس الأنظمة الأخرى. الورقة تحدد الخطوط العريضة لبعض منهم. نظامنا الشمسي ، على سبيل المثال ، لا يبدو أنه & # 8220normal & # 8221. في العديد من الأنظمة ، تميل الكواكب الغازية العملاقة إلى الجلوس بالقرب من نجمها بينما تظل الكواكب الصخرية بعيدة. ثم مرة أخرى ، لا يُعتقد أن ما يسمى بكوكب المشتري الساخن شائع أيضًا ، لكن كبلر وجد الكثير منها على الفور لأنه كان من السهل اكتشافها. ربما نجد في النهاية المزيد من الأنظمة مثل نظامنا ، مع وجود كواكب صخرية بالقرب من النجم وكواكب غازية بعيدة. ما نريده حقًا هو القدرة على دراسة الكواكب الصغيرة لأنها تتجمع لتكوين الكواكب. على الرغم من أن هذا & # 8217s لا يُعتقد أنه ممكن في الوقت الحالي ، يشير المؤلف إلى أن أحد علماء الفلك اقترح دراسة الأشياء أثناء مرورها أمام قزم أبيض بدلاً من نجم تسلسل رئيسي عادي. بهذه الطريقة ، ستحجب الأجسام الصغيرة بعض الضوء وقد يتمكن كبلر من رؤيتها. ربما يمكننا رؤية بعض القطع قبل أن تصبح أكبر الوحوش التي نكتشفها بسرعة كبيرة.


لماذا لا تصل الكواكب الصخرية إلى حجم عمالقة الغاز أو حتى النجوم؟

قرأت أن Kepler 10c (ضعف حجم الأرض) أكبر من حجم الكواكب الصخرية. أتساءل لماذا لا تستطيع الكواكب الصخرية أن تصل إلى حجم النجوم على افتراض أنها تجمع ما يكفي من المواد الصخرية في مدارها. https://en.wikipedia.org/wiki/Kepler-10c

أي شيء أكبر سوف يراكم الغاز ويصبح عملاقًا غازيًا ، لأن كتلته الأكبر تساعده على التمسك بالضوء وجزيئات الغاز الرشيقة بشكل أفضل.

فهل هذا يعني أنه يمكن أن يكون كوكب بحجم الأرض داخل كوكب المشتري أو نبتون؟

تتكون معظم الكواكب الصخرية داخل خط الصقيع. هذا هو الخط الذي تتبخر فيه الحرارة من النجم المتشكل حديثًا أو تكسر الماء إلى هيدروجين وأكسجين. ثم يتم دفع هذه العناصر والغازات الأخف وزناً عبر الرياح الشمسية إلى النظام الشمسي الخارجي.

إذا تشكل كوكب صخري في النظام الشمسي الخارجي ، وكان مبكرًا ، فإنه يصبح عملاقًا غازيًا لأن الكتلة موجودة له للقيام بذلك. إذا تشكلت في وقت متأخر فإنها تؤكل أو تقذف من النظام الشمسي ، بواسطة الكواكب الأكبر التي تكونت بالفعل.


لماذا تتكون الكواكب الصخرية؟ - الفلك

هل تجمّع القمر أو الكواكب بطرق مشابهة للأرض ، في نفس الإطار الزمني ، أو كليهما؟ كيف تقارن تواريخ تراكم القمر والكواكب الأخرى مع تاريخ الأرض؟

من غير المحتمل أن يكون القمر قد تشكل بنفس طريقة تشكل الأرض ، أي كنواة صخرية في مدار حول الشمس اليافعة ، تتراكم المواد من الحطام في النظام الشمسي الفتي. السيناريو الأكثر ترجيحًا هو القمر كمنتج ثانوي لصدمة بين الأرض المبكرة (بعد تشكل اللب ، ولكن قبل أن تتراكم الأرض بالكامل) وجسم صخري بحجم المريخ.

تتكون الكواكب الواقعة بين الشمس وحزام الكويكبات بشكل كبير من صخور السيليكات. أي أن معظم كتلتها تتكون من عناصر ومركبات تتبخر عند درجات حرارة "عالية جدًا". تشكلت كل هذه الكواكب الأرضية بطرق متشابهة ، مما أدى إلى وجود طبقات عمودية متشابهة داخلها (عادةً اللب ، والغطاء ، والقشرة). لكن المواد التي تراكمت لجعلها متنوعة إلى حد ما ، ربما في نطاقات ضيقة ، مع بعد عن الشمس الفتية. وخير مثال على ذلك هو الفرق في نسبة الكسر الكتلي K / Th وكذلك في جزء كتلة الحديد بين الأرض والمريخ.

تتوفر أوصاف واضحة ومفصلة لأصل القمر في المواقع التالية:

تم تسليط الضوء على المشكلات المتعلقة بنظرية التأثير والأصل في مدخل ويكيبيديا الذي تم الاستشهاد به جيدًا أيضًا.

يتوفر وصف إضافي موجز ولكنه ثاقب حول أصل القمر على:

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 10 فبراير 2016

عن المؤلف

Suniti Karunatillake

بعد تعلم الحبال في الفيزياء في Wabash College ، IN ، التحقت Suniti Karunatillake بقسم الفيزياء كمرشح للدكتوراه في أغسطس 2001. ومع ذلك ، فإن دعوة الكواكب ، التي غرسها في الطفولة أفلام كارل ساجان الوثائقية وروايات آرثر سي كلارك ، كان قويا جدا لإبقائه راسخا هناك. تم تدريب Suniti مع Steve Squyres ليصبح مستكشف كواكب. يلعب في الغالب ببيانات من مطياف المريخ أوديسي جاما ومركب استكشاف المريخ لمشروع أطروحته حول الكيمياء الجيولوجية لسطح المريخ ، لكنه غالبًا ما يعتمد على تآزر العديد من بعثات الاستشعار عن بعد والسطح لتحقيق قصة المريخ. يعمل الآن في Stonybrook.


كيف تتشكل الكواكب الغازية؟

بشكل مطابق للطريقة التي تشكلت بها الكواكب الصخرية ، الجاذبية.

تفسير:

سبب وجود أربعة كواكب صخرية بالقرب من الشمس يتبعها عمالقة الغاز هو الجاذبية. كان تأثير الجاذبية على الجسيمات التي صنعت الكواكب الأربعة الأولى أكبر من ناحيتين. كانت كتلة الجسيمات التي شكلت الكواكب الصخرية أكبر من كتلة الغاز. عندما تجمعت الجسيمات الساخنة شكلت الكواكب الأربعة الأولى. مع نمو جاذبيتها الفردية ، قاموا بدورهم بسحب المزيد من الجسيمات مما يجعلها أكبر وأكبر.

تم سحب الغازات التي تشكل عمالقة الغاز إلى كرات غاز صلبة سريعة التبريد. كوكب المشتري ، على سبيل المثال ، هو 90٪ هيدروجين والباقي هيليوم ، يشبه إلى حد كبير النجم. في حين أن كوكب المشتري أكبر بـ 318 مرة من الأرض ، فإن كتلته الإجمالية أكبر بـ 2.5 مرة فقط.

وعلى الرغم من أن كوكب المشتري أكبر بمقدار 318 مرة ، فإن جاذبيته لا تزيد عن 2.4 ضعف جاذبية الأرض.


لماذا تبدو السدم الكوكبية بالشكل الذي تبدو عليه؟

السدم الكوكبية هي أجمل الأشياء في سماء الليل. إن قذائفهم الغازية هي دنيوية ومثيرة للذكريات. إنهم يأسرون العين ، ولا يحتاج المشاهدون إلى معرفة علمية للانجذاب إليها.

كيف خُلِقوا ولماذا يبدون في غاية الجمال؟

بادئ ذي بدء ، إذا لم تكن تعرف & # 8217t بالفعل ، فسيتم خطأ في تسمية السدم الكوكبية. لا علاقة لهم بالكواكب. ولكن عندما لاحظها علماء الفلك لأول مرة باستخدام تلسكوباتهم المبكرة ، اعتقدوا أنها تشبه الكواكب. تعود التسمية الخاطئة إلى ثمانينيات القرن الثامن عشر عندما وصفها علماء الفلك مثل ويليام هيرشل.

الآن نحن نعرف مختلف. نحن نعلم أن السديم الكوكبي هو في الواقع طبقات من الغاز المنبعثة من الغلاف الجوي الخارجي لنجم عملاق أحمر # 8217s وأضاءها إشعاع النجم. الألوان المختلفة من عناصر كيميائية مختلفة في الغاز. لكن دع & # 8217s نبدأ من البداية.

& # 8220 نحن قادرون على رؤية تأثير النجم المركزي المحتضر في كيفية تمزيقه للمواد المقذوفة. & # 8221

جويل كاستنر ، معهد روتشستر للتكنولوجيا.

تبدأ السدم بنجوم تتراوح كتلتها بين 1 إلى 8 كتل شمسية. قرب نهاية عمر اندماج النجم و # 8217s ، تضعف جاذبية النجم وتفقد كتلته. يتمدد النجم إلى عملاق أحمر ويبدأ في إلقاء طبقات من الغاز من غلافه الجوي إلى الفضاء. بينما تنتقل هذه الطبقات إلى الخارج ، تتأين بالأشعة فوق البنفسجية القادمة من النجم المدفون في وسط كل هذا الجمال. يضيء ذلك قذائف الغاز أثناء انتقالها بعيدًا عن النجم ، والتي تسمى الآن نواة السديم الكوكبي ، أو PNN.

السدم الكوكبية هي ظواهر قصيرة العمر نسبيًا من الناحية الفلكية. لم تدم سوى بضع عشرات الآلاف من السنين. ستتبع شمسنا هذا المسار التطوري وتصبح عملاقًا أحمر وتطرح غلافها الجوي لتشكل سديمًا كوكبيًا.

يتداخل السديم الكوكبي NGC 2818 داخل العنقود النجمي المفتوح NGC 2818A. هذا السديم الكوكبي ليس جزءًا من هذه الدراسة. الائتمان: وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وفريق هابل للتراث (STScI / AURA)

في الاجتماع 237 الأخير للجمعية الفلكية الأمريكية يوم الجمعة 15 يناير ، قدم علماء من معهد روتشستر للتكنولوجيا (RIT) وتلسكوب جرين بانك بحثًا جديدًا حول كيفية تشكيل السدم الكوكبية لأشكالها المذهلة. يتركز عملهم على صور هابل لاثنين من السدم الكوكبية المعروفة: سديم الفراشة (NGC 6302) وسديم الجوهرة (NGC 7027).

في عامي 2019 و 2020 ، استخدم هابل كاميرا المجال الواسع 3 لتصوير كلا السدمين في مجدهم الكامل اللوني. سمحت صور خط الانبعاث من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة لعلماء الفلك بدراسة السدم بالتفصيل. كانت هذه الدراسات الشاملة هي الأولى من نوعها. هدفت كلها إلى فهم عملية تكوين السدم واختبار نماذج تشكيل السديم الثنائي النجمي.

جويل كاستنر هو أحد الباحثين وراء هذا العمل. كاستنر أستاذ في معهد RIT في مركز تشيستر إف كارلسون لعلوم التصوير وكلية الفيزياء وعلم الفلك. في بيان صحفي يشرح العمل ، قال كاستنر ، & # 8220 نحن نقوم بتشريحهم. نحن قادرون على رؤية تأثير النجم المركزي المحتضر في كيفية تمزيق وتمزيق مادته المقذوفة. نحن الآن نرى المكان الذي يهيمن فيه الغاز المؤين على المادة التي قذفها النجم المركزي بعيدًا ، حيث يهيمن عليها الغبار الأكثر برودة ، وحتى كيف يتأين الغاز الساخن ، سواء بسبب الأشعة فوق البنفسجية للنجم أو بسبب الاصطدامات الناجمة عن حاضره. ، رياح سريعة. & # 8221

تم إعادة تدريب هابل مؤخرًا على NGC 6302 ، المعروف باسم & # 8220Butterfly Nebula ، & # 8221 لرصده عبر طيف أكثر اكتمالاً من الضوء ، من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة ، مما يساعد الباحثين على فهم ميكانيكا العمل بشكل أفضل بألوانها الفنية. & # 8220 أجنحة & # 8221 من الغاز. حقوق الصورة: NASA و ESA و J. Kastner (RIT)

وفقًا لهذا البحث ، فإن سديم الفراشة صغير جدًا ، يبلغ من العمر حوالي 2000 عام. (ظهر في نفس الوقت تقريبًا الذي عانى فيه الجيش الروماني من أسوأ هزيمة له). جزء واحد من السديم أصغر. ما يسمى & # 8220wings & # 8221 - ميزات انبعاث الحديد على شكل حرف S - لم يبلغ عمرها حتى 2000 عام.

كشف البحث أيضًا عن مفاجأة أخرى: ما اعتقد علماء الفلك أنه النجم المركزي ليس في الواقع # 8217t. هذا هو في الواقع أقرب بكثير إلى الأرض وليس # 8217t مرتبطًا بالفراشة. سيتطلب تحديد النجم الفعلي في مركزه تلسكوبًا قويًا مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، ويأمل كاستنر أن يقوم JWST بذلك بالضبط.

صورة لسديم الفراشة من عرض Kastner & # 8217s AAS. كانت النقاط السوداء والبيضاء هي ما اعتقد علماء الفلك أنه النجم المركزي. لكن هذا البحث التصويري الجديد يظهر أن هذه النتائج كانت غير صحيحة. يظهر النجم المركزي باللون الأصفر. حقوق الصورة: Kastner et al.

السديم الآخر في هذه الدراسة هو سديم الجوهرة أو NGC 7207.

على اليسار توجد صورة لسديم الجوهرة (NGC 7027) تم التقاطها بواسطة تلسكوب هابل الفضائي في عام 2019 وتم إصدارها في عام 2020. أنتج المزيد من التحليل بواسطة الباحثين صورة RGB على اليمين ، والتي تظهر الانقراض بسبب الغبار ، كما هو مستدل من القوة النسبية لخطي انبعاث الهيدروجين ، كانبعاث أحمر من الكبريت ، بالنسبة للهيدروجين ، كالأخضر والانبعاثات من الحديد مثل الأزرق. حقوق الصورة: STScI، Alyssa Pagan P. Moraga (RIT) et al.

تعتمد دراسة الفريق & # 8217s لسديم الجوهرة على 25 عامًا من المراقبة المستمرة التي تعود إلى السنوات الأولى لتلسكوب هابل. باولا موراجا بايز هي واحدة من الباحثين المشاركين في هذه الدراسة للسدم الكوكبية. بايز حاصل على دكتوراه. طالب في علوم الفيزياء الفلكية والتكنولوجيا. في بيان صحفي ، قال بايز إن حشرة الجوهرة هي & # 8220 ملحوظة بسبب تجاورها غير المعتاد للهياكل المتماثلة دائريًا ، والمتناظرة المحورية ، والنقطة المتماثلة (ثنائية القطب). & # 8221 بايز أوضح أن & # 8220 السديم يحتفظ أيضًا بكتل كبيرة من الجزيئات الغاز والغبار على الرغم من إحتوائه على نجم مركزي ساخن وحالات الإثارة العالية. & # 8221

هذه لقطة شاشة من إحدى الشرائح المعروضة في العرض التقديمي. تظهر خطوط انبعاث الحديد II في NGC 72027. وتقول موراجا إنها توضح مكان حدوث الصدمات. تشير تلك الصدمات إلى الاصطدامات التي تخلق حالات التأين المختلفة. تساعد تلك الصدمات في تكوين شكل السديم الكوكبي. حقوق الصورة: Moraga، Kastner et al، 2021.

ساهم تلسكوب المصفوفة الشمالية الممتدة (NOEMA) أيضًا في هذا البحث. قام جيسي بوبليتز ، باحث ما بعد الدكتوراه في مرصد جرين بانك ، بتحليل صور NOEMA لـ NGC 7207. كان قادرًا على تحديد التتبع الجزيئي الذي يوضح كيف أن الأشعة السينية والضوء فوق البنفسجي لا يزالان يغيران كيمياء السديم. تُظهر مجموعة الصور المأخوذة من تلسكوبات متعددة على أطوال موجية متعددة كيف يشكل الإشعاع الصادر عن النجم المركزي NGC 7207 & # 8217 مناطق مختلفة من السديم.

& # 8220 نحن متحمسون جدًا لهذه النتائج ، & # 8221 قال Bublitz. & # 8220 كنا نأمل في العثور على هيكل يظهر بوضوح أن ثاني أكسيد الكربون + و HCO + متطابقان مكانيًا أو كليًا في مناطق مميزة ، وهو ما فعلناه. هذه هي الخريطة الأولى لـ NGC 7027 ، أو أي سديم كوكبي ، في جزيء CO + ، وخريطة ثاني أكسيد الكربون CO + الثانية فقط لأي مصدر فلكي. & # 8221

تكشف صورة RGB على اليمين الفصل المكاني لجزيئات CO + (أحمر) و HCO + (أزرق) ، مما يدل على عمليات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية ، على التوالي. توفر الصورة البصرية الأكثر عمقًا لـ [O III] (باللون الأخضر) تجاورًا للتركيب الذري المتأين وتلك الخاصة بالرصدات الجزيئية الراديوية. حقوق الصورة: STScI، Alyssa Pagan J. Bublitz (NRAO / GBO) et al.

يتم إنشاء السدم الكوكبية بسرعة إلى حد ما من الناحية الفلكية. بينما يزيل النجم العملاق الأحمر طبقاته ، تساعد رياحه النجمية في تشكيل تلك الطبقات في الأشكال الدقيقة التي تحدد السدم الكوكبية. ثم ، عندما يفقد النجم كتلته ، يصبح نواة سديم كوكبي (PNN). الرياح القادمة من PNN أسرع من الريح القادمة من العملاق الأحمر ، وهي تصطدم بالغاز المطرود من العملاق الأحمر. تساعد هذه التفاعلات بين الرياح النجمية في تكوين مجموعة متنوعة من الأشكال المعروضة في السدم الكوكبية.

يقول كاستنر إن عملهم هو & # 8220 تدخين البندقية & # 8221 الذي يثبت أن الرياح تتفاعل لتكوين هذه الأشكال.

تُظهر النظرية أيضًا أن شكل السدم الكوكبية يمكن أن يشير إلى نجم مرافق ثنائي غير مرئي للنجم السلف. في حين أن هذا العرض لم يقدم & # 8217t دليلًا قاطعًا على وجود رفيق ، تظهر بعض الصور أن هناك عمليات غير مفهومة جيدًا يمكن أن تكون مرتبطة بسيناريو النجم الثنائي.

قدم بوبليتز صورة تظهر ثلاث نفاثات منفصلة تعمل على تشكيل السديم. & # 8220 إذن ، إجمالاً لدينا دليل على هذه النفاثات الدورية التي تمزق الغلاف الكروي أو المتماثل إلى حد ما للسديم الكوكبي NGC 7207 ، مما يشير إلى أنه كان يمر بعمليات مثيرة للغاية في عمره القصير. & # 8221

تحصل NGC 7207 على بعض شكلها من ثلاث نفاثات دورية تمزق خلال غلافها. حقوق الصورة: Bublitz، Kastner، et al، 2021.

فازت السدم في هذه الدراسة & # 8217t لفترة طويلة. وفقًا لكاستنر وزملائه ، فإنهم & # 8217 هما أصغر السدم الكوكبية والأكثر تطورًا بسرعة. أعمارها قصيرة ، وبما أن الغازات التي صنعوها تستمر في السفر بعيدًا عن النجم السلف - الذي سيصبح في النهاية قزمًا أبيض - فإنها تتلاشى وتتبدد.

ستصبح هذه الغازات في النهاية جزءًا من الوسط النجمي. بهذه الطريقة ، تلعب السدم الكوكبية دورًا مهمًا في تشكيل الجيل القادم من النجوم. تتميز الغازات المنبعثة من السدم بمعدنية أعلى ، وستكون النجوم التي تتكون من تلك الغازات ذات نسبة معدنية أعلى. وكذلك الحال بالنسبة لأي كواكب تتشكل حول أي من تلك النجوم. وتتطلب الكواكب الصخرية مثل الأرض تشكيل المعادن.

السدم الكوكبية رائعة ، حتى بدون كل هذه المعرفة التفصيلية لتفسيرها. من الناحية الفلكية ، هم & # 8217 مجرد نفث قصير من الغاز. في غمضة عين الحضارة التكنولوجية & # 8217s ، ذهبوا & # 8217re.


لم يكن للنجوم الأولى كواكب بسبب نقص المعادن في المقام الأول. المعادن بهذا المعنى هي عنصر أثقل من الهيليوم (مع بعض الخصائص الإضافية التي لا علاقة لها في هذا السياق). نفس المقالة التي ربطتها تشير إلى هذا. هذا يؤدي إلى ما يلي:

  1. تميل النجوم التي لا تحتوي على معادن إلى الاستمرار لفترة طويلة. تعمل المعادن في النجم على إبطاء سرعة تفاعل الاندماج. بدون المعادن ، تصل النجوم بسرعة إلى حالة تنفجر فيها. لا تسمح المقاييس الزمنية القصيرة بوقت كافٍ لتكوين الكواكب.
  2. يبدو أن المعادن هي لبنة البناء الأولية للكواكب. تناقش مقالة ويكيبيديا هذه النظريات الرائدة الحالية للكواكب الصخرية والغازية. في الأساس ، كلاهما يبدأ بتشكيل صخري كبير بما يكفي ، مما يؤدي إلى تأثير تسلسلي ينتهي به الأمر ليصبح كوكبًا. لا يمكن أن تتكون الصخور من الهيدروجين والهيليوم ، مما يجعل تكوين الكواكب أمرًا صعبًا.

حدثت لي عدة إجابات.

الجدول الزمني. نجوم السكان الثالث لا تدوم سوى بضعة ملايين من السنين. هذه المقالة ، التي وصفت كدليل على نطاق زمني أقصر بكثير لتكوين الكواكب مما كان يعتقد سابقًا ، لا تزال تقتبس 10 ملايين سنة (تحذير: للكواكب الأرضية ، لكنني لم أجد مصدرًا بعيدًا عن الخفافيش لعمالقة الغاز). ومع ذلك ، إذا كنت مخطئًا ، فهناك دائمًا هذه الإجابات الأخرى:

استمرارًا للمناقشة حول كيف يمكن أن يكون نجم السكان الثالث بهذه الضخامة ؟، قد تكون الفلزية عاملاً. لم يكن للنجوم الأصلية أي معادن تقريبًا ، مما جعل تبريدها أقل كفاءة بكثير. لنفس السبب الذي يجعلك تحصل على نجوم أكبر بهذه الطريقة ، ربما لن يتبقى الكثير من المواد لتكوين الكوكب؟

الطبقات العليا من النجوم الرقيقة الكبيرة جدًا بالكاد مرتبطة بالجاذبية ، ولديها رياح نجمية هائلة. ربما مثل هذه الرياح الهائلة و / أو اللمعان الهائل لنجم Pop III إما يمنع الكواكب من التكون في المقام الأول ، أو يزيل الكواكب الجنينية إلى النسيان؟


هل أنت صخري أم غازي؟ يساعد علماء الفلك في كارنيجي في حل ألغاز كواكب الأرض الفائقة

باسادينا ، كاليفورنيا& [مدش] نجم على بعد حوالي 100 سنة ضوئية في كوكبة الحوت ، GJ 9827 ، يستضيف ما قد يكون واحدًا من أكثر الكواكب الأرضية العملاقة كثافة وكثافة التي تم اكتشافها حتى الآن ، وفقًا لبحث جديد بقيادة Carnegie & rsquos Johanna Teske. توفر هذه المعلومات الجديدة دليلاً لمساعدة علماء الفلك على فهم العملية التي تتشكل بها هذه الكواكب بشكل أفضل.

يستضيف نجم GJ 9827 في الواقع ثلاثة كواكب ، اكتشفتها وكالة ناسا ورسكووس مهمة Kepler / K2 لصيد الكواكب خارج المجموعة الشمسية ، وجميعها أكبر قليلاً من الأرض. هذا هو الحجم الذي قررت مهمة كبلر أنه الأكثر شيوعًا في المجرة بفترات تتراوح بين بضعة أيام وعدة مئات من الأيام.

من المثير للاهتمام أنه لا توجد كواكب بهذا الحجم في نظامنا الشمسي. هذا يجعل العلماء فضوليين حول الظروف التي يتشكلون فيها ويتطورون.

أحد المفاتيح المهمة لفهم تاريخ الكوكب و rsquos هو تحديد تكوينه. هل هذه الكواكب الأرضية الفائقة صخرية مثل كوكبنا؟ أم أن لديهم نوى صلبة محاطة بأجواء غازية كبيرة؟

لمحاولة فهم ماهية كوكب خارج المجموعة الشمسية ، يحتاج العلماء إلى قياس كل من كتلته ونصف قطره ، مما يسمح لهم بتحديد كثافته.

عند قياس الكواكب بهذه الطريقة ، لاحظ علماء الفلك وجود اتجاه. اتضح أن الكواكب التي يزيد أنصاف أقطارها عن 1.7 مرة كوكب الأرض بها غلاف غازي ، مثل نبتون ، وتلك التي يكون نصف قطرها أصغر من هذا فهي صخرية ، مثل كوكبنا الأصلي.

اقترح بعض الباحثين أن هذا الاختلاف ناتج عن التبخير الضوئي ، والذي يزيل الكواكب من الغلاف المحيط بها مما يسمى بالمواد المتطايرة و mdashs مثل الماء وثاني أكسيد الكربون التي لها نقاط غليان منخفضة و mdashcreating أصغر كواكب نصف قطرها. لكن هناك حاجة إلى مزيد من المعلومات لاختبار هذه النظرية حقًا.

هذا هو السبب في أن GJ 9827 و rsquos الثلاثة هي كواكب خاصة و mdash مع نصف قطر 1.64 (الكوكب ب) و 1.29 (الكوكب ج) و 2.08 (الكوكب د) ، فهي تمتد على هذا الخط الفاصل بين كواكب الأرض الفائقة (الصخرية) وكواكب نبتون الفرعية (الغازية إلى حد ما) .

لحسن الحظ ، فإن فرقًا من علماء كارنيجي ، بما في ذلك المؤلفون المشاركون ستيف شيتمان ، وشارون وانج ، وبول بتلر ، وجيف كرين ، وإيان طومسون ، كانوا يراقبون GJ 9827 باستخدام مطياف اكتشاف الكوكب (PFS) ، لذلك تمكنوا من تقييد جماهير ثلاثة كواكب بها بيانات في متناول اليد ، بدلاً من الاضطرار إلى التدافع للحصول على العديد من الملاحظات الجديدة لـ GJ 9827.

في العادة ، إذا تم اكتشاف كوكب عابر ، فإن الأمر يستغرق شهورًا إن لم يكن عامًا أو أكثر لجمع ملاحظات كافية لقياس كتلته ، كما أوضح تيسكي. & ldquo نظرًا لأن GJ 9827 نجم لامع ، صادفنا وجوده في كتالوج النجوم التي كان علماء الفلك في كارنيجي يراقبونها بحثًا عن الكواكب منذ عام 2010. وكان هذا فريدًا بالنسبة إلى PFS. & rdquo

طور علماء كارنيجي مقياس الطيف وتم تركيبه على تلسكوبات ماجلان كلاي في مرصد كارنيجي ورسكووس لاس كامباناس.

تشير ملاحظات PFS إلى أن كتلة الكوكب b تبلغ ثمانية أضعاف كتلة الأرض تقريبًا ، مما يجعله أحد أكثر الكواكب الأرضية العملاقة كثافة وكثافة حتى الآن. تُقدر كتل الكوكب ج والكوكب د بحوالي ضعفين ونصف وأربعة أضعاف كتلة الأرض على التوالي ، على الرغم من أن عدم اليقين في هذين الحديدين مرتفع للغاية.

تشير هذه المعلومات إلى أن الكوكب د يحتوي على غلاف متقلب كبير ، ويترك السؤال مفتوحًا حول ما إذا كان الكوكب ج يحتوي على غلاف متقلب أم لا. لكن القيد الأفضل على كتلة الكوكب ب يشير إلى أنه يتكون من حوالي 50٪ من الحديد.

وقال وانغ إن هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتحديد تكوينات هذه الكواكب الثلاثة. & ldquo لكنهم يبدون وكأنهم من أفضل المرشحين لاختبار أفكارنا حول كيفية تشكل الأرض الفائقة وتطورها ، وربما باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم من وكالة ناسا ورسكووس. & rdquo

أنجي وولفجانج ، زميلة ما بعد الدكتوراه في NSF من جامعة ولاية بنسلفانيا ، هي أيضًا مؤلفة مشاركة في الورقة.

أعلى تسمية توضيحية للصورة: تصور فنان لنظام به ثلاثة كواكب خارجية فائقة الأرض ، من باب المجاملة ESO.

يمكنك الاطلاع على آخر الأخبار هنا حول الترقيات إلى Planet Finder Spectrograph المصمم لزيادة إمكاناته في اكتشاف الكواكب.

تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية.

استفاد هذا البحث من أرشيف ناسا للكواكب الخارجية ، الذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بموجب عقد مع الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء في إطار برنامج استكشاف الكواكب الخارجية. استفاد هذا البحث أيضًا من موقع برنامج متابعة الكواكب الخارجية ، الذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بموجب عقد مع الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء في إطار برنامج استكشاف الكواكب الخارجية.


لماذا تتكون الكواكب الصخرية؟ - الفلك

هذا سؤال جيد جدًا ، لا يزال موضوعًا للبحث العلمي. هذه هي النظرية الأساسية:

تشكل النظام الشمسي من سحابة من الغاز البارد انهارت بسبب الجاذبية. تشكلت كرة كبيرة من الأشياء في المركز وأصبحت في النهاية الشمس. في هذه الأثناء ، دارت بعض المواد السحابية حول الشمس البدائية (السحابة الغازية التي تعرضت لانهيار الجاذبية لتشكل الشمس) وتم تسويتها إلى قرص. في القرص ، اجتمعت بعض المواد معًا لتكون صغيرة الكواكب التي نمت ببطء. كانت المادة الأقرب إلى المركز أكثر دفئًا أيضًا ، لذلك فقط المواد الأكثر كثافة مثل المعادن والصخور مجتمعة معًا لتشكيل كواكب كان الغاز الدافئ يتحرك بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن الإمساك به. بعيدًا ، كان كل شيء أكثر برودة ، لذا يمكن أيضًا امتصاص غازات مثل الهيدروجين والهيليوم بواسطة الكواكب الجديدة. لذا فإن الكواكب الأقرب إلى الشمس (عطارد والزهرة والأرض والمريخ) صغيرة وصخرية بينما الكواكب البعيدة (المشتري وزحل وأورانوس ونبتون) هي عمالقة غاز كبيرة.

نظرًا لأنه كان أكثر برودة بعيدًا عن الشمس ، يبدو أنه كان من الأسهل على عمالقة الغاز الكبار تكوين أقمار (في الواقع ، هناك جدل كبير حول كيفية حصول الأرض والمريخ على أقمارهم الصناعية). كما تبين، من المحتمل أن تساعد هذه الأقمار في الحفاظ على المواد المحاصرة التي اصطادها الكوكب في حلقات بدلاً من الطيران بعيدًا أو الاصطدام بالكوكب. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أن الحلقات مصنوعة جزئيًا من غازات مجمدة غير موجودة بالقرب من الشمس. لذا فإن المحصلة النهائية هي ذلك من المرجح أن تكون الكواكب الغازية العملاقة البعيدة قادرة على تكوين حلقات والحفاظ عليها أكثر من الكواكب الصخرية الداخلية.


استكشاف كوكب المشتري & # 8217s الداخلية

الشكل 1. اعتمادات الصورة: NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Kevin M. Gill https://www.nasa.gov/image-feature/jpl/dark-and-stormy-jupiter.

كأكبر كوكب في نظامنا الشمسي ، أثار كوكب المشتري عقول الناس الفضولية لعدة قرون. من بين العديد من الألغاز المحيطة بالمشتري ، يظل باطنه أحد أكثر الأسرار الرائعة التي نسعى لفهمها. Although there is no certainty, it is widely accepted that Jupiter has a core and we will explore theories about its composition that support this theory. The spacecraft, Juno, is currently orbiting Jupiter to delve deep in discovering the planet’s evolution and atmosphere, sending back information that continues to amaze peoples minds. Jupiter’s core and composition will be assessed to determine what really lies in Jupiter’s interior and for the possibility of the core being composed of dense materials instead of solids.

About Jupiter

Figure 2. A true-color simulated image of Jupiter pieced together by four images taken by NASA’s Cassini spacecraft on December 7, 2000. Image credit: NASA/JPL/University of Arizona https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=pia02873

Named after the king of the Roman gods, Jupiter formed about 4.5 billion years ago. Jupiter is the biggest planet in our solar system, with a radius of 43,440.7 miles, and is the fifth planet from the Sun. The distance between Jupiter and the Sun is 484 million miles, or 5.2 astronomical units (AU), therefore taking sunlight 43 minutes to reach its surface. 1

Jupiter is predominantly composed of hydrogen and helium, making it a gas giant. Deep inside its atmosphere, pressure and temperatures increase, and compress the hydrogen into a liquid creating the largest ocean in the solar system. Jupiter likely has three distinct cloud layers that altogether span close to 44 miles (71 kilometers). The top layer is thought to be composed of ammonia ice, with the middle layer to be ammonium hydro-sulfide crystals, and the innermost layer to be water ice and vapor. With its fast rotation, it is believed that it drives electrical currents in this region and generates its magnetic field which influences the region of space called the Jovian magnetosphere. It reaches 600,000 to 2 million miles towards the Sun, and tapers almost 600 million miles behind Jupiter. This magnetic field rotates with the planet and collects any particles with an electric charge. 1

Figure 3. A visual representation of Jupiter’s large magnetosphere. Image credit: John Spencer http://www.boulder.swri.edu/

Planet and Solar System Formation

The history of how our solar system has formed remains a challenge to explain as we are unable to study the process itself. The current understanding of the theory for the formation of planets is related to that of stars and the overall creation of the solar system.

Figure 4. Artist’s conception of a protoplanetary disk. Image credit: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle
https://exoplanets.nasa.gov/news/229/these-arent-the-planets-youre-looking-for/

The prevailing theory is that a star and its planets are formed out of a collapsing interstellar cloud of dust and gas within a larger cloud called a nebula. As the material in the cloud collapses, gravity pulls the materials closer together. The center of the cloud is compressed and rises in temperature, causing the material to churn and flatten into circumstellar or protoplanetary disks (Figure 4). 5

These flat rotating disks of dust and gas reaching up to tens to hundreds of AU, are the birthplace of planets. 6 The disk continues to spin around the star, and the material within begins to stick together and grow, attracting more material as the disk becomes larger. At this point, the baby planets, or planetesimals, begin to form. The interior is composed of mostly rocky materials, while the exterior is composed of gas and ice. This allowed for the formation of smaller, rocky planetesimals close to the star to form, such as Mercury, Venus, Earth and Mars. Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune are giants of ice and gas and were formed further away. 5

Jupiter is believed to be the first planet to have formed in the solar system. The massive gas giant was supposedly formed one million years after the formation of the Sun. This was difficult to discover as we previously had no samples from anything beyond Jupiter’s asteroid belt. Thomas Kruijer, a researcher at Lawrence Livermore National Laboratory, stated that isotopes from meteorite samples had to be used and examined to determine Jupiter’s maximum age. 7

It was theorized that after Jupiter formed, it had migrated closer and then farther away from the Sun. This path that Jupiter took is called the Grand Tack. According to this model, Jupiter was likely formed around 3.5 AU from the Sun, however, but the wild currents of gas and dust particles caused the planet to roam as close as 1.5 AU, the orbit that Mars is currently in. 8 Saturn also followed this pattern before all of the dust particles between them were driven out and the two planets’ bound paths became inverted. 8 The end result of this migration placed Jupiter where it currently resides, at 5.2 AU from the Sun.

Figure 5. A Solar Sytem model. Image credits: CC 2.0 https://www.flickr.com/photos/[email protected]/2818891443

Figure 6. An artist’s interpretation of a a young sun-like star surrounded by a planet-forming disk of gas and dust. Image credit: NASA/JPL-Caltech
https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA12008

With current understandings, a critical component of planetary formation is the necessity of a dense core for the accumulation of materials and elements. The key to understanding what composes Jupiter’s core lies within understanding how the planet itself was formed. The theories on how Jupiter was formed is directly related to what lies at its core. However, much like what Jupiter’s core is actually made of, the planet’s detailed formation is also a mystery. The most popular theory on how gas giants were formed is the core-nucleated accretion theory, which involves gas being gravitationally accreted onto a sufficiently massive core. 10 With the interior of the protoplanetary disk being exposed to more rocky conditions, which produced the terrestrial planets, and the exterior to ice and gas, it is probable that at the center of Jupiter lies a core composed of rock or ice. 5

Theories on Jupiter’s Core

Data from the Galileo probe mass spectrometer that was dropped into Jupiter revealed that Jupiter is depleted in water and oxygen, but has carbon levels 1.7 times higher then the Sun. Using this information, it was questioned where all the water that had helped build Jupiter’s core was. It was proposed in 2004 that instead of water ice, Jupiter’s core was originally made of mainly tar, as tar is sticky and collects more rocks and is more durable compared to water ice. During the initial formation, the core grew large enough to accrete gas from the solar nebula these gases were hydrogen and helium. The accretion caused energy to heat up Jupiter and caused the tar to react and create methane, the third most abundant gas found in the solar system. 12

It was proposed in 2010 that Jupiter’s core composition has actually shrunk due to a collision with a protoplanetary and has a mixture of hydrogen, helium and heavy elements. With such a large body crashing into Jupiter’s core, there is a possibility that the collision could have lead to the core decaying and gases to rise up to Jupiter’s upper atmosphere layer. 13

Another theory is that Jupiter has no core at all. After the Sun’s birth, it is theorized that a large cloud of gas and dust surrounded the Sun, and in this cloud contained the initial materials to form Jupiter. As the temperature cooled down, the cloud condensed, which lead to small particles such as gas and dust to accumulate and caused density discrepancy among different regions. This accumulation enhanced gravitational power until it became large enough to form Jupiter. 11

Figure 7. A model of Jupiter’s interior, composed of a rocky core and a layer of liquid metallic hydrogen. Image credit: Kelvinsong CC BY-SA 3.0 https://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter#/media/File:Jupiter_diagram.svg

Juno’s Mission to Jupiter

Juno’s principle goal is to understand Jupiter’s origin and evolution. Its mission objective is to explore its atmosphere in order to measure composition, temperature, cloud motions and discover what percentage of Jupiter’s atmosphere is water, which would give further evidence towards which planet formation theory is correct. Juno will also map Jupiter’s magnetic and gravitational fields, study its interior to determine if there is a core, as well as its magnetosphere near the north and south poles. 18

Figure 8. The Juno spacecraft and its science instruments. Image credit: NASA/JPL https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/spacecraft/index.html

Juno was launched August 5th, 2011, from Cape Canaveral, Florida. 19 But the spacecraft circuited our solar system for five years for regular check-ups and testing on its equipment before returning to Earth for a boost. 20 When two objects in space fly near each other, they each feel a gravitational pull, but the smaller object will feel a bigger tug. When Juno reached Earth, a technique called the gravity assist, Juno took a small amount of the planets’ momentum to orbit the Sun, and used it to reach Jupiter. This flyby was essential to the mission’s success as during the time of launch, there was not a rocket powerful enough to send a spacecraft directly to Jupiter. 21

Juno arrived in Jupiter’s orbit on July 4th, 2016. To enter Jupiter’s orbit, Juno needed to complete the Jupiter Orbit Insertion, where it fired its engines at exactly the right moment and direction for the right amount of time entirely on its own to safely enter into orbit. Juno relies on solar power, so it needs to stay exposed to sunlight in Jupiter’s orbit, an area which is called the polar orbit. This orbit will take Juno over Jupiter’s poles, in a north-south direction. It takes Juno 11 days to complete a revolution around Jupiter, so a route was designed for Juno to cover the entirety of Jupiter’s surface by the time the mission is complete. 22

On Juno’s 11th orbit around Jupiter, it was discovered that the rotating zones and belts seen in the atmosphere can reach up to

1,900 miles (3,000 kilometers). Hydrogen is then conductive enough to be dragged into near-uniform rotation by the immensely powerful magnetic field. This data also held information about Jupiter’s interior structure and its composition. Regions of

Figure 9. An artist’s concept of the lightning distribution in Jupiter’s northern hemisphere, using a JunoCam image. Image credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/JunoCam https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7151

surprising magnetic field intensity were discovered on Jupiter, with the northern hemisphere having more complex magnetic fields then the southern hemisphere. Around halfway from the equator and the north pole is an area of intense and positive magnetic field, but it is bordered by areas that are negative and less intense. The magnetic field is different in the southern hemisphere, as it is consistently negative with increasing intensity. 23

On Juno’s 12th orbit, its discoveries were sent back to NASA to reveal the origins of Jupiter’s mysterious lightning (Figure) and help to improve our understanding of Jupiter’s thermal composition. Using the Microwave Radiometer Instrument (MWR), Juno detected 377 lightning discharges from its first eight orbits. These discoveries showed that the lightning distribution was found at both poles, but most of the activity was at the north pole. Scientists believe that this is because heat is generated from the sunlight that heats up the equator and creates stability in the upper atmosphere as warm air is prevented from escaping. But the poles don’t have this stability, and this allows warm gases from the interior to rise, driving convection and thus creating lightning. Juno’s 13th science pass will be completed on July 16th, 2018. 24

Juno has yet to come to a general consensus of what Jupiter’s core is made of, though it is still one of the primary reasons of this mission. With Juno’s mission extended until 2021, hopefully the answer to what Jupiter’s core is composed of will be discovered. 25

Conclusion

As Jupiter was the first planet formed in our solar system, the planet could contain many answers to the mysteries of what our solar system and its planets are composed of. With many elements pertaining to Jupiter that remain unknown, there are ongoing efforts to seek explanations. When seeking to understand what Jupiter’s core could be composed of, it is important to look at how a gas giant is formed. Information such as where Jupiter may have originally been formed, its atmospheric and central composition, elements such as metallic hydrogen and Jupiter’s magnetosphere and the multitude of possible theories can help contribute to Jupiter’s interior. With Juno’s ongoing mission to orbit Jupiter until 2021, we can potentially learn what Jupiter’s interior contains and finally have an answer for one of the greatest mysteries of our solar system.


شاهد الفيديو: Formation of the Planets (شهر اكتوبر 2021).