اكتشف علماء الفلك كوكبًا ضخمًا خارج المجموعة الشمسية، أو “كوكبًا خارج المجموعة الشمسية”، يدور حول نجم قزم فائق البرودة وهو صغير جدًا بحيث لا يمكنه استضافة مثل هذا العالم، مما يتحدى نماذج العلماء حول كيفية ولادة الكواكب والأنظمة الكوكبية.
الكوكب المعني، المسمى LHS 3154 b، يبلغ حجمه 13 مرة كتلة كوكب الأرض أرضمما يعني أن كتلته تشبه كتلة العملاق الجليدي في النظام الشمسي نبتونومع ذلك فهو يدور بشكل وثيق حول نجم قزم صغير، وهو أقل كتلة بتسع مرات من النجم القزم الشمس.
وهذا يعني النسبة بين العالم الشبيه بنبتون ونجمه الأم – LHS 3154، الذي يقع على بعد حوالي 51 سنة ضوئية بعيدًا – أكبر 100 مرة من نسبة الكتلة بين الأرض والشمس، وهو أمر لم يعتقد الباحثون أنه ممكن. وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها العثور على كوكب بهذه الكتلة الكبيرة حول أحد النجوم الأكثر ضآلة في الكون.
“هذا الاكتشاف يقودنا حقًا إلى مدى قلة ما نعرفه عنه الكون“، مؤلف مشارك في البحث وأستاذ علم الفلك بجامعة ولاية بنسلفانيا فيرن إم. ويلامان الفيزياء الفلكيةسوفراث ماهاديفان, قال في بيان. “لم نكن نتوقع وجود كوكب بهذه الثقل حول نجم منخفض الكتلة.”
متعلق ب: يحتوي هذا النظام النادر من الكواكب الخارجية على 6 “نبتونات فرعية” ذات مدارات مثالية رياضيًا
تحدي كيفية ولادة النجوم والكواكب
تتشكل النجوم عندما تتراكم سحب ضخمة من الغاز والغبار على شكل بقع شديدة الكثافة تنمو حتى تنهار في النهاية تحت تأثير جاذبيتها. وهذا يترك نجمًا رضيعًا محاطًا بقرص من المواد المتبقية يسمى “القرص الكوكبي الأولي”.
وكما يوحي هذا الاسم، يعتقد العلماء أن الكواكب تظهر في نهاية المطاف من هذا القرص المتبقي من المواد. كمية المواد المتبقية من تكوين النجم تضع حدًا لمدى حجم هذه الكواكب المحتملة.
قرر الفريق أن LHS 3154 b لديه نواة كوكبية ثقيلة لدرجة أن قرص تشكيل الكوكب الذي جاء منه كان لا بد أن يحتوي على قدر كبير من المواد الصلبة. باختصار، يجب أن يحتوي على مواد أكثر مما تتنبأ به النماذج الحالية، كما قال المؤلف المشارك في البحث الفلك أوضحت طالبة الدراسات العليا في ولاية بنسلفانيا ميغان ديلامير.
وهكذا تم اكتشاف هذا بالذات كوكب خارجي يثير أيضًا تساؤلات حول تشكيل النجوم. وذلك لأن نسب الغبار إلى الكتلة ومحتوى الغبار إلى الغاز في القرص الكوكبي الأولي الأصلي لـ LHS 3154 كان يجب أن تكون أعلى بعشر مرات من التوقعات من أجل ولادة عالم يشبه نبتون بضخامة LHS 3154 b. .
وأوضح ماهاديفان: “من غير المتوقع أن يمتلك القرص المكوّن للكوكب حول النجم منخفض الكتلة LHS 3154 كتلة صلبة كافية لتكوين هذا الكوكب”. “لكنه موجود، لذا نحن الآن بحاجة إلى إعادة النظر في فهمنا لكيفية تشكل الكواكب والنجوم.”
إن مكتشف كوكب المنطقة الصالحة للسكن يفوق التوقعات
اكتشف ماهاديفان وزملاؤه الكوكب الخارجي LHS 3154 b باستخدام أداة البحث عن الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن (HPF)، وهو مطياف فلكي موجود في تلسكوب Hobby-Eberly في مرصد ماكدونالد في تكساس. تم تصميم HPF لاكتشاف الكواكب الخارجية أثناء دورانها حول بعض أروع النجوم في العالم درب التبانة.
ينصب التركيز الخاص للأداة، التي ساعد ماهاديفان في بنائها جنبًا إلى جنب مع فريق، على الكواكب التي ليست قريبة جدًا ولا بعيدة جدًا عن نجومها بحيث لا يمكنها استضافة الماء السائل، وهو متطلب أساسي للحياة. ستكون هذه الكواكب التي تقع في ما يسمى منطقة صالحة للسكن حول نجومهم.
ليس من السهل اكتشاف مثل هذه الكواكب، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن المنطقة الصالحة للسكن للنجوم الباردة أقرب بكثير إلى تلك النجوم من المنطقة الموجودة في كوكبنا. النظام الشمسي، على سبيل المثال. وهذا يعني أن هذه العوالم غالبًا ما تكون محجوبة بالضوء المنبعث من نجومها الأم الصغيرة نسبيًا.
بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن تكون هذه الكواكب صغيرة في حد ذاتها، مما يجعل اكتشافها أكثر صعوبة.
وقال ماهاديفان: “فكر في الأمر وكأن النجم هو نار المخيم. كلما بردت النار، كلما اقتربت من تلك النار لتظل دافئا”. “وينطبق الشيء نفسه على الكواكب. إذا كان النجم أكثر برودة، فسيحتاج الكوكب إلى أن يكون أقرب إلى ذلك النجم إذا كان سيكون دافئًا بدرجة كافية لاحتواء الماء السائل.
“إذا كان للكوكب مدار قريب بدرجة كافية من نجمه فائق البرودة، فيمكننا اكتشافه من خلال رؤية تغير طفيف للغاية في لون أطياف النجم أو الضوء أثناء جره بواسطة كوكب يدور.”
قصص ذات الصلة:
– أكثر 10 كواكب خارجية شبهاً بالأرض
– هناك عالمان شبيهان بالأرض يحتمل أن يكونا صالحين للسكن يدوران حول نجم في الفناء الخلفي للكون
– تم رصد كوكبين خارجيين من نوع “الأرض الفائقة” في المنطقة الصالحة للسكن لنجم قريب
يعد اكتشاف LHS 3154 b أمرًا مهمًا بالنسبة لـ HPF لأنه يُظهر قدرة الجهاز على تقديم نتائج مهمة حول الكواكب الخارجية، مع أعضاء الفريق و ناسا ويقول زميل ساجان في الفيزياء الفلكية بجامعة برينستون إن هذه النتيجة فاقت كل التوقعات الخاصة بالجهاز.
وخلص ماهاديفان إلى أن “ما اكتشفناه يوفر حالة اختبار متطرفة لجميع نظريات تكوين الكواكب الموجودة”. “هذا هو بالضبط ما بنينا HPF للقيام به، لاكتشاف كيف تشكل النجوم الأكثر شيوعًا في مجرتنا الكواكب – والعثور على تلك الكواكب.”
نُشر بحث الفريق في 30 نوفمبر في المجلة علوم.