من المؤكد أن مشجعي حرب النجوم سيحصلون على ركلة من أنظمة النجوم الثنائية الملقبة بأنظمة “تاتوين” – في إشارة إلى الكوكب الذي يقف فيه لوك سكاي ووكر لينظر إلى الشمس التوأم في حرب النجوم: أمل جديد. وكما تبين، فإن بعض الكواكب في الإصدارات الواقعية من هذه الأنظمة ربما حصلت على ركلة أكثر حرفية منها أيضًا.
يشير بحث جديد إلى أن “الكواكب المارقة” التي تتجول في مجرة درب التبانة – والمعروفة أيضًا باسم الكواكب المعزولة عن النجوم الأم وتعيش كأيتام كونية – ربما يتم طردها من الأنظمة النجمية المزدوجة أو الثنائية. ولكن هناك تطور (حرفيا)!
ووجد الفريق أن الكواكب المارقة من المرجح أن يتم طردها من أنظمة “التاتوين الملتوية” على وجه التحديد. هذه هي الأنظمة التي تكون فيها النجوم والكواكب التي تدور حولها غير محاذية، وبالتالي توجد بزوايا مائلة عن بعضها البعض.
ومع تحسن التلسكوبات، ازدهر اكتشاف هذه الكواكب المارقة إلى حد أن علماء الفلك يعتقدون أن عدد الكواكب الحرة العائمة يفوق عدد النجوم بشكل كبير في ترتيبات مريحة، مثل النظام الشمسي، في درب التبانة. وقدرت المشاريع الأخيرة عدد الكواكب المارقة المقذوفة من أنظمتها المنزلية في مجرتنا بما يصل إلى كوادريليون (10 متبوعة بـ 14 صفراً). يمكن أن تساعد هذه النتائج الملتوية الجديدة في تفسير تاتوين لماذا الكواكب المارقة شائعة جدًا.
متعلق ب: ربما يكون صائد الكواكب الخارجية TESS التابع لناسا قد اكتشف أول كوكب مارق
“يتكون النظام الكوكبي الطبيعي، مثل نظامنا الشمسي، من عدة كواكب تدور حول نجم واحد. ومن ناحية أخرى، فإن النجوم الثنائية شائعة أيضًا، حيث تمثل أكثر من 50٪ من الأنظمة النجمية،” قال تشنغ تشن، قائد الفريق وأحد الباحثين: “يتكون النظام الكوكبي الطبيعي، مثل نظامنا الشمسي، من كواكب متعددة تدور حول نجم واحد. وقال عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ليدز لموقع Space.com. “إذا كانت هناك كواكب تدور حول نظام ثنائي، فإننا نسميها” النظام الكوكبي الدائري “.”
في حين أننا نعلم أن تكوين الكواكب هو نتيجة ثانوية لتكوين النجوم، إلا أننا ما زلنا لا نعرف معدلات إنتاج الكواكب. وذلك لأننا لا نستطيع التأكد من عدد الأجسام التي يتم إخراجها من أنظمتها وتتجول في المجرة كأجسام جليدية يصعب اكتشافها. ستكون هذه الأجسام غير مضاءة أو مسخنة بواسطة النجم الأم.
وقال تشين: “التحديدات الديموغرافية الأكثر دقة للكوكب المارق يمكن أن تساعدنا في إكمال الجزء الأخير من أحجية تكوين الكوكب”.
وتابع موضحًا أن المستويات المدارية لبعض هذه الكواكب قد لا تكون محاذية للمستويات المدارية للنجوم الثنائية المضيفة لها. يطلق علماء الفلك على هذه الكواكب اسم “الكواكب الدائرية المائلة”، ويمكن أن يكشف التحقيق فيها عن الآلية السائدة لتوليد الكواكب الحرة العائمة.
طردوا من منازلهم الكونية
يعتقد العلماء أن الكواكب اليتيمة تتشكل حول النجوم الوليدة تمامًا مثل الكواكب التي تظل “مرتبطة” بوالدها النجمي. تولد النجوم أساسًا من سحابة منهارة من الغاز والغبار، لكن هذه العملية لا تستهلك كل المواد الموجودة في تلك السحابة، وبالتالي تترك النجوم محاطة بـ “أقراص الكواكب الأولية”. تنهار المناطق شديدة الكثافة من هذه الأقراص وتؤدي إلى ظهور الكواكب. منذ حوالي 4.6 مليار سنة، هذا ما أدى إلى نشوء النظام الشمسي وكواكبه، بما في ذلك الأرض.
ويُعتقد أن الفترة التي تلي تشكل الكوكب تكون فوضوية بشكل خاص بالنسبة لهذه الأنظمة الوليدة، مما يؤدي إلى تفاعلات جاذبية “فوضوية” يمكن أن إخراج الكواكب.
في الواقع، يفترض الباحثون أن نظامنا الشمسي ربما كان لديه كوكب عملاق خامس إلى جانب كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون خلال فترة فوضوية تسمى “عدم الاستقرار المتأخر”. والفكرة هي أن هذا الكوكب “الإضافي” قد تم إزاحته من مداره، ومن ثم فإن تفاعلات الجاذبية مع الكواكب العملاقة الأخرى كانت ستؤدي إلى نفي الكوكب المؤسف من النظام الشمسي تمامًا.
ومع ذلك، لم يركز تشين وفريقه على نظام نجمي واحد بسيط نسبيًا مثل النظام الشمسي للتحقيق في أصول الكواكب المارقة. وبدلاً من ذلك، ركزوا على أنظمة النجوم الثنائية الأكثر تعقيدًا، مثل ذلك الذي شوهد في غروب الشمس الشهير فوق تاتوين.
وقال تشين: “ثلاثة مشاكل أو أكثر في الجسم أكثر تعقيدًا بكثير من مشاكل الجسمين. يمكن للثنائي النجمي الداخلي أن يزعج الكوكب بسبب التأثيرات الديناميكية”. “من ناحية أخرى، يمكن للتفاعلات بين الكوكب والكوكب أيضًا أن تزعج مدارات الكواكب.”
قام الفريق بمحاكاة أنظمة كوكبية يتم فيها فصل كوكبين بمسافة معينة عن نجومهما وتتبع مدارات مائلة بالنسبة لمدار النجوم الثنائية المركزية.
قام تشن وزملاؤه بتجربة مجموعة متنوعة من الأنظمة التي تتميز بنطاق مختلف من الميول المدارية وانتشار الفواصل الكوكبية. لقد تلاعبوا أيضًا بكتل الكواكب المعنية مع الحفاظ على كوكب واحد أكبر من الآخر.
وقال تشين: “لقد وجدنا أن كوكبًا ضخمًا مثل كوكب المشتري يمكن أن يزعج الكواكب الصغيرة الأخرى حول النظام الثنائي ويخرجها من النظام. ويمكن أن يحدث هذا عندما يكون هناك كوكبان قريبان أو عندما يكونان موجودين حول مناطق الرنين المداري”.
وأوضح الباحث في جامعة ليدز كذلك أن الدراسة السابقة للفريق وجدت أن كوكبين بحجم المشتري يدوران حول نجم واحد يمكن أن يصبحا غير مستقرين عندما يكون الفصل بينهما صغيرا جدا، أي أقل من ضعف المسافة بين الأرض والشمس. ومع ذلك، فقد وجدوا في هذه الدراسة أن كوكبًا ضخمًا مائلًا حول نظام ثنائي يمكن أن يتسبب في قذف الكواكب الصغيرة حتى عندما تكون المسافات الفاصلة بينها أوسع.
وقد فاجأ هذا تشين وزملائه، حيث كشف عن إمكانية قذف مجموعة أكثر تنوعًا من الكواكب من أنظمة تاتوين الملتوية عما كان متوقعًا سابقًا.
وقال تشين: “في البداية، اعتقدنا أنه يمكن طرد كوكبين ضخمين فقط حول الثنائي بسبب التأثيرات الديناميكية القوية بين الكوكبين والتفاعلات الكوكبية الثنائية”. “لم نتوقع أن يتم قذف الكواكب الصغيرة بهذه الكفاءة. ونتيجة لذلك، يمكن للأنظمة الدائرية أن تنتج كواكب مارقة تتراوح من الصغيرة إلى الكبيرة.”
وتابع: “الكواكب الصغيرة أكثر شيوعًا من الكواكب ذات الكتلة العالية”. “وبالتالي، قد تساهم هذه الأنظمة في زيادة عدد الكواكب المارقة في الكون.”
وهذا يعني أن الأنظمة التي درسها الفريق يمكن أن تمثل الثروة المتوقعة من الكواكب المارقة بحجم الأرض.
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
وأوضح تشين أن الفريق يبحث حاليًا عن آليات أخرى يمكنها أيضًا إنتاج كواكب مارقة. يتضمن ذلك احتمالية أن النجوم الأخرى يمكن أن تطير عبر أنظمة كوكبية وتسبب اضطرابًا في الجاذبية يؤدي إلى نفي الكوكب. يمكن أن تكون هذه طريقة فعالة إلى حد ما لإنتاج كواكب مارقة، سواء من حول نجم واحد أو من نظام ثنائي.
ومن غير المرجح أن يتخلى تشين عن تحقيقه في الكواكب المارقة. وهذا يعني أن جهود عالم الفلك التايواني يمكن أن تساعد في جلب هؤلاء الأيتام الكونيين غير المرتبطين بنجومهم “من البرد” – على الأقل مجازيًا.
وقال تشين مازحا: “أنا أحب الكواكب! عندما كنت في الثامنة من عمري، قررت أن أصبح عالمة فلك ودرست الكواكب التسعة في نظامنا الشمسي قبل أن يغير مايك براون ذلك بإعادة تصنيف بلوتو”. “ومع ذلك، في الوقت الحاضر، تم العثور على أكثر من 10000 كوكب خارج المجموعة الشمسية، تعرض خصائص غير متوقعة بالنسبة لنا لدراستها. الكواكب المارقة ليست وحدها؛ لا ينبغي لنا أن ندعها يتيمة ولكن نعتبرها أعضاء في عائلتنا الكوكبية.”
تم نشر بحث الفريق في مجلة The Astrophysical Journal Letters.