ربما يكون القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا قد اكتشف أول كوكب حر أو “يتيم”. هذا كوكب يجوب الكون بدون نجم، بمفرده.
يوضح الاكتشاف المحتمل أن TESS يمكنه استخدام ظاهرة اقترحها ألبرت أينشتاين لأول مرة منذ أكثر من 100 عام لاكتشاف ما يسمى بالكواكب المارقة.
على الرغم من أننا أكثر دراية بالكواكب التي تدور حول نجم أم (أو نجوم) بعد اكتشاف أكثر من 5000 كوكب خارجي توجد في مثل هذا الترتيب، فمن المقدر أن درب التبانة مأهولة بعدد كبير من الكواكب المارقة العائمة بحرية. ، أيضاً.
في الواقع، قد تحتوي مجرتنا على ما يصل إلى كوادريليون (10 متبوعة بـ 14 صفرًا) من الكواكب المارقة التي تم طردها من أنظمتها الأصلية عن طريق تفاعلات الجاذبية مع الكواكب الأخرى أو النجوم العابرة. وهذا يعني أن هذه العوالم العائمة يمكن أن يفوق عدد النجوم الموجودة في مجرة درب التبانة بشكل كبير. وبالتالي، فإن الاكتشاف المحتمل لمثل هذا اليتيم الكوني بواسطة TESS، الذي تم إطلاقه في عام 2018، يعد أمرًا كبيرًا.
متعلق ب: الغموض الذي يكتنف كيف أصبحت الأجسام الكونية الغريبة التي تسمى “JuMBOs” شريرة
“لقد اكتشفنا الإشارة الأولى في بيانات TESS التي تتسق مع ما يمكن توقعه من التعديس الميكروي لكوكب عائم حر،” ميشيل كونيموتو، القائدة المشاركة للفريق، وزميلة ما بعد الدكتوراه المتخصصة في الكشف عن الكواكب الخارجية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). “، قال لموقع Space.com.
وتابع كونيموتو: “كان هذا هو القطاع الأول فقط الذي بحثنا فيه من بين 75 قطاعًا رصدها TESS، حيث يتوافق كل قطاع مع حوالي 27 يومًا من ملاحظات TESS”. “إن العثور على شيء ما في وقت مبكر جدًا كان مفاجئًا – ولكنه مثير حقًا.”
إذا كانت هذه الإشارة تشير بالفعل إلى وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية، فمن المحتمل أن يكون كوكبًا تبلغ كتلته عدة أضعاف كتلة الأرض على مسافة لا تقل عن 6500 سنة ضوئية.
القليل من المساعدة في “الصيد المارق” من أينشتاين
تم التلميح إلى غالبية الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها حتى الآن، وذلك بفضل تأثيرها على نجمها الأم. يمكن أن يكون هذا “تمايلًا” في حركة النجم ناتجًا عن قوة الجاذبية البسيطة لكوكب يدور، أو انخفاض في الضوء يحدث عندما يعبر كوكب يدور أو “يعبر” وجه نجمه.
ومع ذلك، بدون النجم الأم، لا تنطبق أي من هاتين الطريقتين. وهذا ما يجعل اكتشاف الكواكب المارقة أمرًا صعبًا للغاية.
وقال كونيموتو: “الكواكب المارقة مظلمة، كما قد تتوقع، ولا تدور حول أي نجوم، مما يعني أن التقنيات المعتادة لاكتشاف الكواكب الخارجية لا تعمل حقًا”.
ولحسن الحظ، تتنبأ نظرية الجاذبية التي وضعها أينشتاين عام 1915، والمعروفة باسم النسبية العامة، بظاهرة يمكن استخدامها لاكتشاف هذه الكواكب الخارجية العائمة بحرية.
يقترح أينشتاين أن الأجسام ذات الكتلة تحني نسيج المكان والزمان، أو الزمكان، مع الجاذبية الناشئة عن هذا الانحناء. عندما يمر الضوء بإحدى تلك البقع المنحنية في الزمكان، ينحني مساره. وهذا يعني أن الضوء القادم من مصدر خلفي، مثل نجم أو مجرة، يمكن أن يتخذ مسارات مختلفة حول الجسم “العدسي” المتداخل، وبالتالي يصل إلى رؤية المراقب في أوقات مختلفة.
تُسمى هذه الظاهرة “عدسة الجاذبية”، وتؤدي إلى تحول موضع مصدر الخلفية من منظور الراصد، أو ظهوره في أماكن متعددة في نفس الصورة.
تتمتع الكواكب المارقة بكتلة قليلة جدًا، لذا يكون تأثير العدسة ضعيفًا، ومن ثم يُطلق عليها اسم “العدسة الدقيقة”. ومع ذلك، يمكن أن يتسبب في سطوع مصدر الخلفية المرئي لعلماء الفلك، مما يشير إلى وجود كوكب مارق.
وقال كونيموتو: “إن التعديس الميكروي هو الخيار الأفضل – والوحيد عادة – للعثور على هذه الأجسام المظلمة والمعزولة لأنه يعتمد فقط على كتلة الكوكب من خلال مجال جاذبيته”.
ننسى “T” في TESS
كما يوحي حرف “T” للعبور في TESS، قد لا يبدو هذا التلسكوب الفضائي على الفور وكأنه الأداة المناسبة للبحث عن الكواكب المارقة.
وأوضح كونيموتو: “تم تصميم TESS للبحث عن الكواكب المرتبطة بشكل وثيق بنجومها المضيفة من خلال البحث عن عمليات العبور”. “العبور هو “خفوت” النجم الناتج عن مرور كوكب أمامه، مثل ما قد تكون رأيته في الكسوف الأخير.”
ومع ذلك، كما ذكرنا أعلاه، يمكن أن يؤدي تأثير عدسة الجاذبية أيضًا إلى سطوع نجم الخلفية أثناء مرور جسم عدسة الجاذبية بين ذلك النجم والأرض. وأوضح كونيموتو أنه نظرًا لأن TESS حساس للتغيرات الصغيرة في ضوء النجم، فيمكنه أيضًا اكتشاف حلقات السطوع هذه، وهي سمة مميزة للعدسية الدقيقة الناتجة عن الكواكب المارقة العائمة بحرية.
ولكن، بالنظر إلى ذلك، قد تتساءل: لماذا يعد هذا أول كوكب خارجي محتمل من بين 6000 أو نحو ذلك من الكواكب الخارجية المرشحة (تم تأكيد 400 منها تقريبًا) التي رصدتها TESS منذ عام 2018؟
حسنًا، اتضح أن أحدًا لم يكن يبحث حقًا حتى الآن.
وأشار كونيموتو إلى أن “TESS مناسب بشكل مدهش للعثور على الكواكب المارقة من خلال التعديس الميكروي، ولكن اتضح أن هذه الأنواع من الإشارات لم يتم استكشافها بالفعل من قبل في بيانات TESS”. “كان نهجنا في البحث عن الكواكب غير المقيدة باستخدام التعديس الميكروي والمرشح الناتج عن التعديس الميكروي الكوكبي لـ TESS هو الأول من نوعه بالنسبة لـ TESS.
“نظرًا لعدم استخدام بيانات TESS للبحث عن أحداث التعديس الميكروي قصيرة المدة من قبل، فإن عمليات البحث السابقة عن الكواكب الخارجية لن تكون حساسة لرؤية هذه الإشارات.”
ولكن لسوء الحظ، كما هو الحال مع العديد من الكواكب الخارجية المرشحة الأخرى، لا يزال هذا الاكتشاف بحاجة إلى تأكيد.
وقال كونيموتو: “من المهم أن نقول إننا لا نستطيع في الوقت الحالي تأكيد أن هذا كوكب”. “حقيقة أن أحداث التعديس الميكروي لا تتكرر تعني أنه من الصعب تمييز طبيعة أي إشارة معينة. لذلك، نحن حذرون بشأن أصل هذا الحدث، ونطلق عليه اسم “الكوكب المارق” لأنه يتوافق مع الإشارة التي ترسلها”. نتوقع من مثل هذا العالم.”
وأضافت أنه بينما يستكشف الفريق المزيد من بيانات TESS ويقوم بملاحظات المتابعة، فإن الحقيقة حول الإشارة ستصبح أكثر وضوحًا ببطء.
ومع ذلك، فإن الطبيعة المؤقتة لهذه النتائج لم تقلل بالتأكيد من حماسة الفريق أو حماستهم.
قال ويليام ديروكو، القائد المشارك للفريق والباحث في جامعة كاليفورنيا سانتا كروز، لموقع Space.com: “بالتأكيد أعتبر ذلك بمثابة عشرة من عشرة من الإثارة بالنسبة لي”. “أنا معتاد على البحث عن المادة المظلمة، حيث تكون احتمالات رؤية أي شيء فعليًا منخفضة للغاية، لذا فإن إمكانية اكتشاف شيء مثل عالم مارق ينجرف في ظلام الفضاء بين النجوم أمر لا يصدق.”
قصص ذات الصلة:
– قد يكون الكوكب الغريب “المأسور” مختبئًا على حافة نظامنا الشمسي – وهو ليس “الكوكب X”
– 400 كوكب مارق بحجم الأرض يمكن أن يتجول في درب التبانة
– يمكن إخفاء “سجل أحفوري” كوني بين النجوم اليتيمة
يعتقد مؤلفو هذا البحث أن المستقبل مشرق عندما يتعلق الأمر باحتمال اكتشاف TESS لمزيد من الكواكب المارقة.
وخلص كونيموتو إلى أن “هذا دليل على مبدأ قدرة TESS على العثور على هذه الأنواع من الإشارات، والآن يعود الأمر إلينا للبدء في التعمق في العثور على المزيد وفهم ما قد تعنيه”. بيانات TESS؛ مع بقاء 99% منها، لدينا ثروة من الفرص الجديدة للاكتشافات المثيرة على طول الطريق!
تم تقديم بحث الفريق للنشر في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. وهي معروضة حاليًا كورقة مراجعة مسبقة على موقع المستودع arXiv.