نحن نميل إلى تصوير الكواكب كأشكال كروية. تتماسك مادة الكوكب معًا بفعل الجاذبية وتتحول حتى تصل الجاذبية والضغط إلى نقطة توازن تُعرف باسم التوازن الهيدروستاتيكي. التوازن الهيدروستاتيكي هو أحد الخصائص المميزة للكوكب. إذا كان الكوكب ثابتًا وذو كثافة منتظمة ، فعندئذ يكون عند التوازن ، كرة مثالية. لكن الكواكب تدور ، وبالتالي حتى أكبر الكواكب ليست كرة مثالية.
عندما يدور كوكب ما ، تتحرك المنطقة المحيطة بخط الاستواء بسرعة أكبر من المناطق القريبة من القطبين. تواجه الجاذبية صعوبة في التمسك بالمادة الاستوائية ، وبالتالي ينتفخ خط الاستواء قليلاً. القياسات الدقيقة للأرض ، على سبيل المثال ، تُظهر انتفاخًا طفيفًا. قطر الأرض على طول خط الاستواء أكبر بحوالي 40 كيلومترًا من القطر من القطب إلى القطب. لكن هذا صغير مقارنة بالحجم الكلي للأرض ، وهذا هو السبب في أنها تبدو كروية مثالية عند مشاهدتها من الفضاء.
الكوكب القزم هاوميا له دوران سريع يعمل على تسطيحه. الائتمان: ستيفاني هوفر
تدور بعض الكواكب بسرعة كبيرة حتى نتمكن من رؤية تسطيحها بالعين المجردة. ربما يكون زحل أفضل مثال على ذلك. تتميز بكثافة متوسطة أقل من الماء ، و 'يومها' مدته 10 ساعات فقط. من المرجح أن يكون الكوكب القزم هاوميا هو الحالة الأكثر تطرفًا في نظامنا الشمسي ، والذي يدور كل 4 ساعات. ليس لدينا صور عالية الدقة لـ Haumea ، لكن ملاحظات سطوعها المتفاوت تشير إلى أن قطرها الاستوائي يزيد عن ضعف قطرها القطبي.
تصبح الأشياء مثيرة للاهتمام لأن الكوكب أكبر حجمًا. كوكب المشتري ، على سبيل المثال ، يدور أسرع قليلاً من زحل ولكنه أقل تسطيحًا بشكل ملحوظ. ذلك لأن كوكب المشتري لديه ثلاثة أضعاف كتلة زحل ، لذلك يمكن لجاذبية المشتري أن تربط الأشياء معًا بشكل أفضل. كلما كانت الكتلة أكبر تأتي جاذبية أقوى ، لذلك قد تعتقد أن الكواكب الأكبر من كوكب المشتري ستكون كروية. ولكن كما أظهرت دراسة حديثة ، قد لا يكون الأمر كذلك دائمًا.
تركز الدراسة على الأقزام البنية التي تقع على مقياس الكتلة بين النجوم والكواكب. قزم بني كتلته بين حوالي 13 و 78 كوكب المشتري. أقل من 78 من كتلة المشتري ، الجسم ليس كبيرًا بما يكفي لدمج الهيدروجين مثل نجم مناسب. أكثر من 13 كتلة من كوكب المشتري ، يمكن للجسم أن يدمج القليل من الديوتيريوم ، لذا فهم ليسوا كوكبًا في الحقيقة. عن قرب ، ستبدو معظم الأقزام البنية الضخمة كنجوم صغيرة ضاربة إلى الحمرة ، في حين أن أصغر الأقزام البنية (المعروفة باسم ص الأقزام ) سيبدو مشابهًا جدًا لكوكب المشتري. على الرغم من أنها أضخم من كوكب المشتري ، إلا أن الأقزام y ستكون بنفس الحجم تقريبًا ، لكنها أكثر كثافة بسبب جاذبيتها الأقوى.
كيف يخبرنا منحنى الضوء لكوكب ما عن دورانه. الائتمان: روبرت هيرت (IPAC / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا)
وجد علماء الفلك أكثر من 2800 قزم بني. بالنسبة لمعظمهم ، نعرف فقط خصائصهم الأساسية ، لكن بالنسبة لـ 78 منهم ، نعرف فترات دورانهم. يمكننا قياس ذلك من خلال ملاحظة تباين سطوع القزم بمرور الوقت. نظرًا لأن طبقة السحابة الخاصة بهم تحتوي على ميزات الطقس مثل كوكب المشتري ، فإن دورية سطوعها تخبرنا بمعدل دورانها. عندما حلل الفريق فترات الدوران لهذه العوالم ، وجدوا أن أقصر فترات الدوران كانت تزيد قليلاً عن ساعة. ثلاثة من الأقزام البنية التي تمت دراستها كانت لها فترات مدتها حوالي ساعة ، مما يشير إلى حد أعلى.
هذا سريع للغاية. وهذا يعني أنه بالقرب من خط الاستواء ، تدور بعض هذه الأقزام البنية بسرعة تزيد عن 100 كيلومتر في الثانية. إذا افترضنا أن الأقزام البنية لها تكوين مشابه لكوكب المشتري ، فإن هذه الأجسام سريعة الدوران سيكون لها شكل مسطح مشابه لزحل ، حتى مع وجود جاذبية سطحية أعلى بكثير.
ليس من الواضح سبب الدوران الأقصى لمدة ساعة تقريبًا ، ولكن إحدى الأفكار هي أن القزم البني سوف يمزق نفسه إذا تم نسجه بشكل أسرع. نظرًا لأن الأقزام البنية لا تنتج الحرارة من خلال الاندماج ، فإنها تبرد تدريجيًا مع تقدم العمر. مع حرارة وضغط أقل ، تضغط الجاذبية عليهم بقوة أكبر ، مما يؤدي إلى تقلصهم. مع زيادة الكتلة الأقرب إلى محور الدوران ، سيدور القزم البني بشكل أسرع. لذلك يمكن للأقزام البنية أن تصل إلى هذا الحد الأعلى مع تقدمهم في العمر ، ثم تبدأ في التفكك أثناء محاولتهم الدوران بشكل أسرع.
إنها فكرة رائعة ، لكننا سنحتاج إلى المزيد من بيانات المراقبة لاختبارها. في الوقت الحالي ، يمكننا أن نقول بكل تأكيد أنه حتى بعض أكبر الأجسام الشبيهة بالكواكب تعمل على تسطيح المنحنى الكروي.
المرجعي:تانوك ، ميغان إي ، وآخرون. ' الطقس في عوالم أخرى. V. الأقزام الثلاثة الأسرع تناوبًا فائق البرودة . 'طبع arXiv المسبقarXiv: 2103.01990 (2021).
