David Charbonneau

التلسكوب الراديوي RATAN-600 هو حلقة من مئات الألواح الألومنيومية على منحدر جبل في قراتشاي-تشيركيسيا. في ربيع عام 2018، التقطت مرآته موجات راديوية من ستة عشر قزمًا أحمر — نجوم صغيرة وخافتة ولكنها طويلة العمر جدًا. لكل منها كواكب مشابهة للأرض في الحجم وتقع في "منطقة الحياة": ليست حارة جدًا ولا باردة جدًا، حيث يمكن أن تبقى المياه سائلة.

في صيف عام 2023، أظهرت موازين الحرارة حول العالم أرقامًا لم يتوقعها حتى أكثر التوقعات جرأة. ارتفع متوسط درجة حرارة الكوكب بمقدار 1.48 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية، وهذه القفزة البالغة 0.17 درجة مئوية حطمت الرقم القياسي السابق، وكأن المناخ فجأة بدّل سرعته.

الفنان الذي يرسم المحيط لا يكتفي بلونين: دافئ وبارد. وهكذا فإن علماء المناخ الذين يدرسون النينيو يتحدثون بشكل متزايد عن لوحة كاملة من الدرجات. النينيو هو تيار دافئ قبالة سواحل بيرو، يغير طقس الكوكب بأكمله كل بضع سنوات. ونقيضته، النينيا، تجلب البرودة. لكن بين هذين الطرفين توجد حالات وسيطة، ولكل منها تأثير مختلف على الأمطار والجفاف.

دورة الكربون تشبه تنفس الكوكب. فالغابات والمحيطات تتنفس ثاني أكسيد الكربون، بينما تخرجه الصناعة والحرائق الطبيعية. في عام 2023، أصبح هذا الشهيق متقطعًا وقصيرًا. في محطة ماونا لوا، سجّلت الأجهزة أن تركيز ثاني أكسيد الكربون ارتفع بمقدار 3.37 جزء في المليون خلال عام واحد، أي أسرع بنسبة 86% مقارنة بالعام السابق.

تنخفض درجة حرارة الغرفة بضع درجات بينما يعمل الثلاجة بدون أي ضاغط متحرك. في الداخل ليس فريونًا، بل قطعة معدنية تُمغنط وتُزيل مغنطتها بالتناوب. هذا هو مبدأ التبريد المغناطيسي: عند تطبيق مجال مغناطيسي ترتفع حرارة المادة، وعند إزالته تبرد. تتكرر الدورة آلاف المرات، وتنتقل الحرارة خارج الحجرة. الفكرة ليست جديدة، لكنها حتى الآن تصطدم بتكلفة المادة العاملة.

من يوليو 2023 إلى يوليو 2024، كان الغلاف الجوي للأرض يكتسب ثاني أكسيد الكربون بمعدل 3.66 جزء في المليون سنويًا. هذا هو أسرع معدل منذ عام 1979. السبب ليس أن المصانع والسيارات بدأت فجأة في إطلاق المزيد من ثاني أكسيد الكربون. بل إن رئتي الكوكب، أي الغابات والتربة، استنشقتا أقل. يتنفس الكوكب عبر غطائه الأخضر.

النقطة الحمراء في صورة تلسكوب جيمس ويب الفضائي هي المجرة Bz5.3، التي استغرق ضوؤها 12.5 مليار سنة للوصول إلينا. تقع خلف عنقود الرصاصة، الذي عمل مجاله الجاذبي كعدسة وكبّر لمعانها 3.7 مرة.

في أغسطس 2024، نظر إكليلوجراف MIRI على تلسكوب جيمس ويب إلى ألفا قنطورس A، أقرب نجم شبيه بالشمس إلى شمسنا. على مسافة 1.5 ثانية قوسية من النجم، ومض مصدر نقطي S1. تدفق 3.5 ملي يانصيف، تباين 5.5×10⁻⁵. أربع إلى ست سيجما. ومضت المنارة في الضباب. لكن في فبراير وأبريل 2025، لم يعد المصدر. عاد الإكليلوجراف إلى النجم مرتين، ورأى في المرتين فراغًا فقط.

في الغرفة المظلمة للكون المبكر، اشتعلت أول شرارة. بعد بضع مئات الملايين من السنين بعد الانفجار العظيم، عندما كان الكون مليئًا بالهيدروجين والهيليوم فقط، وُلدت نجوم المجموعة الثالثة — عمالقة بلا معادن، كان ضوءها أول من مزق الظلام البدائي.

قمة دوّارة مائلة فوق طاولة، حولها قرص غبار. هكذا يبدو النظام النجمي الفتي حيث لا يتطابق محور دوران النجم مع مستوى القرص الكوكبي الأولي. حتى وقت قريب، لم يكن علماء الفلك يعرفون مدى شيوع هذا المشهد في الطبيعة. الآن حصلنا على الإجابة: حوالي كل ثالث نجم شبيه بالشمس يولد بقرص مائل.

أربع ساعات وثماني وخمسون دقيقة. بهذا الإيقاع، وكأنه بندول، يمر شيء ما أمام القزم الأبيض ZTF J1944+4557، فيخفت ضوءه بمقدار الثلث، وأحيانًا إلى النصف تقريبًا. هذا القزم الأبيض، وهو بقايا نجمية مضغوطة بعد استنفاد الوقود، يقع في كوكبة الدجاجة، ونبضه غير مستقر: فالعبور تارة يصبح أعمق، وتارة يختفي تمامًا.

في عام 2022، التقط تلسكوب سوبارو صورة لنقطة ضوئية على بعد 100 وحدة فلكية من النجم AB ممسك الأعنة. سُميت النقطة كوكبًا AB Aur b، لكن الجدل لم يهدأ: ما الذي يضيء بالضبط، الكوكب نفسه أم الغبار حوله؟ الآن، حلل مطياف MUSE على التلسكوب الكبير جدًا هذا الضوء حسب الأطوال الموجية، فظهر في خط الهيدروجين Hα بصمة الغاز المتساقط.

الجانب النهاري من كوكب WASP-121b مُلتهب بدرجة حرارة تصل إلى 2358 كلفن، وهذا أسخن من سطح العديد من النجوم. هنا، في الضوء الأبدي، لا يغلي الغلاف الجوي فحسب، بل إنه يُذيب الصخور ويحوّلها إلى غاز. لكن ليس كل الغاز يبقى غازاً. جزء منه يتكاثف في غيوم، وهذه الغيوم تُخفي التيتانيوم بداخلها، كما يُخفي الفخّ الوحش.

رياح تهب عكس دوران الكوكب تنفخ مسبك الكربون. هكذا يبدو الغلاف الجوي للجسم PSR J2322-2650b، وهو رفيق شبيه بالمشتري لنجم نابض ميلي ثانية. في مساءين من نوفمبر 2024، راقب تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذا النظام، ملتقطًا طيفًا في المدى من 0.6 إلى 5.3 ميكرومتر. ظهرت في البيانات نطاقات امتصاص واضحة أمكن نسبتها إلى جزيئات C3 وC2.

في مركز درب التبانة، على بعد 27 ألف سنة ضوئية من الأرض، يعيش ثقب أسود فائق الضخامة يُدعى الرامي A*. كتلته تعادل أربعة ملايين شمس. إنه لا يتوهج ساطعًا مثل النجوم الزائفة (quasars)، بل يتوهج توهجًا خافتًا بالكاد يُلاحَظ. لفترة طويلة، اختلف علماء الفلك حول ما إذا كانت تنبعث منه ريح أم لا. الآن حصلنا على الجواب: نعم، تنبعث. إنه بواب غير مرئي يكنس الثلج حول عمود الإنارة.

في عام 2023، وجّه تلسكوب جيمس ويب نظره نحو نجم بعيد في كوكبة العذراء. حوله يدور كوكب HAT-P-26 b، وهو نبتون دافئ، عالم كتلته 18.6 ضعف كتلة الأرض ونصف قطره 6.33 ضعف نصف قطرها. مرّ الكوكب أمام قرص النجم، وفي تلك اللحظة أصبح غلافه الجوي مرئيًا للحظة.

رصد تلسكوب جيمس ويب في الكون المبكر حشدًا من الأجسام المدمجة التي أُطلق عليها اسم "النقاط الحمراء الصغيرة". إنها حمراء جدًا وخافتة جدًا بحيث لا يمكن أن تكون كوازارات عادية، ويحاول الفيزيائيون الفلكيون فهم ما يغذيها. يقدم ستيفن أدلر إجابة غير متوقعة: هذه ليست ثقوبًا سوداء، بل نجوم غرافاستار، وهي أجسام مدمجة بلا أفق حدث، تنشأ عند تحول طوري للمادة.

الأقزام البنية هي أجسام تحتل موقعًا وسيطًا بين الكواكب والنجوم: فهي أضخم من الكواكب، لكنها ليست ثقيلة بما يكفي لإشعال اندماج نووي مستقر في نواتها. باطنها شديد الحرارة بينما طبقاتها العليا باردة نسبيًا، وهذا الفرق في الحرارة يولّد تيارات حمل حراري قوية — أشبه بخلاطات جوية تعمل باستمرار على مزج المادة.

لم يفهم علماء الفلك لماذا تكاد تكون 'صحراء النبتونات الحارة' – المنطقة القريبة جدًا من النجوم – خالية من الكواكب بحجم نبتون. كان يُعتقد أنها محكوم عليها بالفناء: قربها من النجم يبخر الغلاف الجوي، تاركًا نواة صخرية عارية. لكن الكوكب الخارجي LTT-9779 b، الذي يفوق وزن الأرض بـ 29 مرة ويدور حول نجمه كل 19 ساعة، نجا.

باستخدام أقوى تلسكوب فضائي 'جيمس ويب'، ألقى علماء الفلك نظرة على كواليس الفضاء وشاهدوا كيف تتغير حلقات الكويكب شاريكلو. بفضل العبور أمام نجم – حيث يلقي الجسم كسوفًا صغيرًا على نجم بعيد، وهي طريقة قياسية للبحث عن كواكب حول نجوم أخرى – تمكنوا من رؤية: الحلقة الداخلية ازدادت كثافة، كما لو أن مزيدًا من الراقصين انضموا إلى الرقصة، بينما كادت الحلقة الخارجية…

العديد من الكواكب حول النجوم الأخرى — كواكب خارجية — لها مدارات إهليلجية. مع كل اقتراب، تعمل جاذبية النجم على ضغطها وتمديدها، كما يُعجن العجين. يؤدي الاحتكاك إلى تسخين باطن الكوكب لدرجة أن الصخور تنصهر، مكونة محيطات جوفية من الصهارة. في هذا المزيج الحار، يتحلل الماء الموجود في المعادن ويطلق الهيدروجين.

يقع الكوكب WASP-121b على مسافة قريبة جداً من نجمه لدرجة أن حرارته تتسبب في تبخر غلافه الجوي وتطايره، مثل ذيول المذنب. وباستخدام تلسكوب جيمس ويب، تمكن علماء الفلك لأول مرة من مراقبة هذه العملية بشكل مستمر. اتضح أن الهيليوم الموجود في الغلاف الجوي يُمط إلى سحابتين عملاقتين تمتدان على مسافة تعادل 60% من المدار، أي مئات الملايين من الكيلومترات.

رصد التلسكوب الفضائي TESS، الذي تتمثل مهمته الأساسية في البحث عن الكواكب الخارجية، أي الكواكب حول نجوم أخرى، 24 انخفاضًا قصيرًا في سطوع النجم RZ Psc. هذه التعتيمات لم تكن ناجمة عن كواكب، بل عن مذنبات — كتل جليدية يتراوح قطرها من 1 إلى 7 كيلومترات، مرت أمام قرص النجم. آلية القياس تشبه كشافًا بعيدًا: الضوء يُحجب للحظات بحصاة صغيرة، وكلما كان الظل أعمق، كان الجسم أكبر.

عدسة الكاميرا لا تتجاوز حجم عملة نقدية. مثل هذه العدسات تُستخدم في الهواتف الذكية، وهنا رُكبت على المسبار 'هايابوسا-2' للهبوط على كويكب. لكن العلماء طلبوا منها النظر بعيدًا - وطبقت هذه العدسة الصغيرة لأول مرة طريقة العبور (مراقبة كيف يقلل كوكب يمر عبر قرص نجم من بريقه قليلاً) لاكتشاف كواكب خارجية - كواكب تدور حول شموس أخرى.

في الظلام اللامتناهي للفضاء بين النجوم، يومض الكوكب الشارد WISE 0855 بضوء حراري خافت، كأنه جمرة تخبو. حرارته لا تزيد إلا بعشر درجات فوق نقطة تجمد الماء — لو وُجدت حياة هناك، لرأت سماءً بلا شمس، في ضباب جليدي أبدي. تلسكوب 'جيمس ويب' تابع هذا الضوء الخافت باهتمام لمدة 11 ساعة، آملاً في التقاط ظل قمر عابر — وكأنما حبة مجهرية من السخام كسفت جمرة خامدة للحظة.

بعد تكوّن القمر مباشرة، كانت الأرض كرة دوّارة ملتهبة من الصخور المنصهرة — محيط صهارة يغلفه غلاف جوي كثيف من الغازات. القمر، في مدار قريب، كان يعمل كـ«محرّك» جاذبي عملاق: قواه المدّية سبّبت تشوهات مستمرة في الأرض السائلة. هذه التشوهات ولّدت احتكاكًا مدّيًا — آلية تحوّل الطاقة الميكانيكية للمد والجزر إلى حرارة، مما زاد حرارة باطن الأرض وأبطأ تبريد الكوكب.

أكثر أنواع الكواكب شيوعًا في مجرتنا هي العوالم الصخرية حول نجوم أخرى، أو كواكب خارجية، مغلفة بأبسط الغازات وهو الهيدروجين. ظل باطنها لغزًا حتى أعاد العلماء خلق ظروف الأعماق في المختبر.

التقط تلسكوب جيمس ويب آلاف الأطياف لمجرات بعيدة — بصمات ضوئية لألوانها. ولكي لا يغرق الفلكيون في هذا التنوع، أسندوا إلى برنامج مهمة فرز هذه الاكتشافات. لكنه تصرّف كعالم طبيعة على شاطئ مجهول: دون معرفة مسبقة بالأنواع التي قد يصادفها، قام بتصنيف الأجسام حسب تشابهها الظاهري. بدلًا من الأصداف، كانت الأنماط الطيفية.

من بين الكواكب الخارجية، تنتشر الكواكب شبه النبتونية – عوالم أصغر بقليل من نبتون. يُكتشف معظمها بـطريقة العبور (بمراقبة احتجاب ضوء النجم)، التي كان رائدها ويليام بوروكي. كان يُعتقد سابقاً أن هذه الكواكب إما جافة وتحيط بها الهيدروجين، أو رطبة بكميات كبيرة من الماء.

بدأت الحياة بجزيئات شبيهة بالواقي الشمسي الطبيعي — على أساس الكربون، كانت تمتص الأشعة فوق البنفسجية الناعمة لـالشمس الفتية وتحولها إلى حرارة. هذه الطريقة في تبديد الطاقة لم تكن مجرد تدفئة: بل أجبرت الجزيئات على التنظيم الذاتي، مثل طهاة يعجنون من فوضى المكونات عجينة منظمة. لكن الأشعة فوق البنفسجية أداة متقلبة.

جدول الحافلات يميل إلى الانحراف: إن لم تتحقق منه في الوقت المناسب، فأنت معرّض لتفويت الرحلة. الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى تواجه المشكلة نفسها — لحظات مرورها أمام قرص النجم تتحول تدريجيًا. مشروع ExoClock جمع 30,000 رصد، أُجريت من سطح الأرض ومن الفضاء، لتدقيق جدول عبور 620 كوكبًا خارجيًا — كواكب خارج النظام الشمسي.

الأقزام البنية – أثقل من الكواكب لكنها أخف من النجوم. غلافها الجوي يشبه قدرًا يغلي: سحب من الرمل الساخن وقطرات الحديد ترتفع وتنخفض.

تخيل كوكبًا ترفع حرارته نجمة إلى حالة مرجل صهر عملاق. بالنسبة لمعظم كواكب نبتون الصغيرة — وهي عوالم تحتل موقعًا وسطًا بين الكواكب الصخرية مثل الأرض والعمالقة الغازية مثل نبتون — تكفي درجات الحرارة ليتلاطم تحت غلاف من الهيدروجين محيط أبدي من الصخور المنصهرة.

فصل إشارة الغلاف الجوي لكوكب بعيد يشبه محاولة سماع همس في قاعة صاخبة: يعيق ذلك «صوت» النجم نفسه. في نظام TRAPPIST-1، طبق علماء الفلك أسلوبًا بارعًا — استخدام كوكب «حشرة تنصت». كان هذا الكوكب هو TRAPPIST-1 b — جار بلا غلاف جوي، خالٍ من أي غلاف غازي. يسجل هذا الكوكب فقط التشويش الناتج عن نشاط النجم، ولا شيء غيره.

كواكب المشتري الساخنة - كواكب خارجية عملاقة، ملتصقة بنجومها، منتفخة بشكل غامض. غالبًا ما تكون أنصاف أقطارها أكبر بنسبة 50-100% مما تتنبأ به النماذج القياسية للتكوين. الحسابات الجديدة، القائمة على بيانات عبور الكواكب أمام نجومها (طريقة العبور)، تقلب الأفكار السابقة: التسخين لا يأتي من الأعماق، بل من الطبقات العليا للغلاف الجوي.

جميع الأجسام في الفراغ تسقط بنفس العجلة — هذا المبدأ، الذي صاغه ألبرت أينشتاين في النظرية النسبية العامة، يشكل أساس فهمنا للجاذبية. ومع ذلك، حتى الآن تم التحقق منه تجريبيًا فقط مع جسيمات المادة العادية.

الشمس تزيد لمعانها ببطء خلال تطورها، وبعد مئات الملايين من السنين سيكون مجرد اشتداد إشعاعها كافيًا لجعل الأرض غير صالحة للحياة.

ينظر تلسكوب جيمس ويب إلى النجم TRAPPIST-1 — قزم أحمر صغير يدور حوله سبعة كواكب بحجم الأرض. ويرى أمرًا غير عادي: الومضات الساطعة على هذا النجم تصل بالكاد إلى 3500–4000 درجة. للمقارنة، تسخن الومضة الشمسية العادية إلى 9000–10000 درجة. لماذا هي باردة إلى هذا الحد؟ الجواب مختبئ في الغلاف الجوي للنجم نفسه.

إن البحث عن الكواكب الخارجية — كواكب خارج النظام الشمسي — يشبه اصطياد الظلال: الكوكب الخفي لا يكشف عن نفسه إلا من خلال انخفاض ضئيل في ضوء النجم عندما يعبر أمام قرصه. التلسكوب الفضائي TESS، صائد هذه الانخفاضات، رصد إشارة مميزة عند النجم TOI 864: استمر انخفاض السطوع نصف يوم، وكان عمقه يوحي بوجود عالم صخري بحجم الأرض يدور قريبًا جدًا من شمسه.

عند الكوكب الخارجي TRAPPIST-1، يخسر البناء الضوئي الأكسجيني — العملية التي تتحول فيها الطاقة الضوئية إلى طاقة كيميائية مع إطلاق الأكسجين — سباق البقاء. هذا النجم القزم من الفئة الطيفية M يصدر إشعاعًا في الغالب ضمن نطاق الأشعة تحت الحمراء، وليس في الضوء المرئي مثل الشمس.