عرف علماء الفلك دائمًا أن اكتشاف الأقمار حول الكواكب خارج النظام الشمسي لن يكون بالأمر السهل – لكن الجدل الدائر حاليًا في دوائر علوم الكواكب يوضح مدى صعوبة اكتشاف ما يسمى بالأقمار الخارجية.
تبدأ القصة في عام 2018، عندما اعتقد علماء الفلك، بمن فيهم ديفيد كيبينج، الأستاذ المساعد في علم الفلك في جامعة كولومبيا، أنهم اكتشفوا أول قمر خارج المجموعة الشمسية. تم العثور على الموضوع حول الكوكب الخارجي Kepler-1625b، وهو عالم يشبه كوكب المشتري يقع على بعد حوالي 8000 سنة ضوئية من الأرض. وتم رصده في البداية بواسطة تلسكوب كيبلر الفضائي.
عند اكتشافه المزعوم، أُطلق على قمر Kepler-1625b اسم “Kepler-1625 b I”. وفي وقت لاحق، تم تأكيد ذلك بشكل أكبر من خلال بيانات من تلسكوب هابل الفضائي. ثم، في عام 2022، يبدو أن فريقًا آخر، يضم كيبينج أيضًا، قد اكتشف أ ثانية القمر الخارجي، هذه المرة باستخدام تلسكوب كيبلر الفضائي وحده. من المفترض أن هذا الجسم شوهد وهو يدور حول Kepler-1708 b، وهو كوكب غازي عملاق يقع على بعد حوالي 5400 سنة ضوئية من الأرض وكتلته 4.6 أضعاف كتلة كوكب المشتري. القمر الخارجي الثاني المحتمل له اسم مشابه للأول؛ تم تسميته “Kepler-1708 b I.”
متعلق ب: هذا ليس القمر! يشك العلماء في اكتشاف الأقمار الخارجية الأولى
وكان هذان القمران لا يشبهان أي شيء موجود في النظام الشمسي. أظهر كلاهما أحجامًا أكبر من حجم الأرض، على سبيل المثال، مما جعلهما متشابهين في الحجم مع فئة من الكواكب الخارجية تسمى “نبتونات صغيرة”. في هذا الصدد، يبدو أن الأقمار الخارجية الأولى تعكس بعضًا من أولى اكتشافات الكواكب الخارجية، والتي تضمنت أشياء لم يتوقع العلماء رؤيتها مثل عوالم بحجم كوكب المشتري تحتضن نجومها وكواكب تدور حول نجوم نيوترونية سريعة الدوران تسمى النجوم النابضة.
على الرغم من أن مكتشفي Kepler-1625 b I وKepler-1708 b I – دعنا نطلق عليهم “الفريق المؤيد للقمر الخارجي” – ظلوا متفتحين فيما يتعلق بوجود الأقمار، وما زالوا حتى يومنا هذا يحثون على التشكيك الصحي، فقد بدا من المؤكد أن عثرت البشرية على أول أقمارها الخارجية بعد عقود من تحديد مواقع الكواكب الخارجية فقط.
كان ذلك حتى أواخر عام 2023، عندما قام فريق منفصل من علماء الفلك بقيادة عالم أبحاث النظام الشمسي رينيه هيلر من معهد ماكس بلانك – “فريق لا يوجد قمر خارجي” إذا صح التعبير – بالتشكيك في اكتشافي القمرين الخارجيين في ورقة بحثية منشورة في مجلة Nature Astronomy. .
رد كيبينج وزملاؤه الآن، وأنتجوا ورقة بحثية تظهر في نسخة ما قبل الطباعة من مستودع الأوراق arXiv، ودافعوا عن النتائج التي توصلوا إليها حول القمر الخارجي.
قال كيبينج لموقع Space.com: “أعتقد أن Kepler-1625b وKepler-1708b مرشحان صالحان تمامًا للتواجد خارج المجموعة الشمسية، وأعتقد أننا أظهرنا ذلك بشكل مقنع”. “إذن، ما الذي أعتقد أنه يحدث بالفعل، ولماذا لم يصلوا إلى القمر؟”
تناقض في القمر الخارجي
تشبه التقنية المستخدمة لاكتشاف هذين الكوكبين الخارجيين طريقة العبور، والتي أوصلت مجموعة كبيرة من أكثر من 5000 كوكب في كتالوج الكواكب الخارجية حتى الآن.
تعتمد طريقة العبور على اكتشاف انخفاض طفيف في الضوء قادم من النجم الأم لكوكب ما، والذي تم إنشاؤه عندما يعبر هذا العالم أو “يعبر” وجه ذلك النجم من وجهة نظرنا في الكون. وينطبق المبدأ نفسه على الأقمار الخارجية، وإن كان على نطاق أصغر بكثير. إذا كانت هذه الأقمار في الموقع الصحيح تمامًا حول الكوكب الذي تدور فيه أثناء مرور هذا الكوكب بنجمه، فيجب أن يتسبب ذلك أيضًا في انخفاض في الضوء، وإن كان أقل أهمية.
ومع ذلك، فإن مثل هذا الانخفاض الصغير في الضوء هو الدليل الذي يشير إلى وجود Kepler-1625 b I وKepler-1708 b I لصالح الفريق المؤيد للقمر الخارجي. ومع ذلك، نظرًا لأن هذا الانخفاض في ناتج الضوء الناجم عن عبور أحد الأقمار الخارجية صغير جدًا، فلا يمكن رؤيته مباشرة. وبدلاً من ذلك، يتطلب الأمر خوارزميات حاسوبية قوية لاستخلاصها من بيانات التلسكوب.
يقول كيبينج إن كلا من فريقه “المؤيد للقمر الخارجي” وفريق هيلر “غير الموجود خارج القمر” استخدما نفس البيانات من نفس التلسكوبات، لكن اختفاء Kepler-1625 b I وKepler-1708 b I يمكن أن يكون بسبب كيفية عمل الفريقين. تعامل مع تلك البيانات عبر الخوارزميات المستخدمة.
أخبر كيبينج موقع Space.com أن فريق “no-exomoon” ربما أخطأ كوكب Kepler-1708 b I بسبب البرنامج الذي اختاروه لتحليل بيانات تلسكوب Hubble وKepler. على الرغم من أن البرنامج مرتبط بالبرنامج الذي استخدمه هو وفريق “exomoon”، إلا أنه لا يزال مختلفًا قليلاً.
“حزم البرامج التي استخدمناها تكاد تكون توأمًا لبعضها البعض. حزمتها أحدث كثيرًا. لقد كانت موجودة منذ عامين فقط، في حين أن الحزمة التي نستخدمها كانت موجودة منذ حوالي عشر سنوات أو نحو ذلك، وربما أكثر وأوضح كيبينج. “الإجابة الحقيقية هي أن خوارزميتهم غير قادرة على العثور على القمر. لا يعني ذلك أن القمر غير موجود في بياناتهم.”
يقترح كيبينج أيضًا أن فريق “no-exomoon” استخدم برمجياته، والتي عادة ما تكون موثوقة للغاية، خارج الوضع الافتراضي الخاص به، بل في وضع حساس لعدد الخطوات المستخدمة لمعالجة البيانات. قد يفسر هذا سبب فقدان الأقمار الخارجية أثناء حساباتهم.
بالنسبة لـ Kepler-1625 b I، اقترح هيلر وفريقه “غير القمري الخارجي” تأثيرًا يسمى “إعتام الأطراف النجمية”، مما يعني أن حواف النجم أغمق من مركزه، مما يؤثر على إشارة القمر الخارجي المقترحة. يرى فريق هيلر أن سواد الأطراف النجمية من شأنه أن يفسر في الواقع ملاحظات النجم الأم بشكل أفضل من السواد الناجم عن وجود قمر خارجي.
يجادل كيبينج بأن هذه ليست قضية صالحة ضد المرشحين للقمر الخارجي لأنه وفريقه “المؤيد للقمر الخارجي” قد أخذوا في الاعتبار بالفعل مثل هذا السواد في الأطراف عندما اقترحوا لأول مرة وجود Kepler-1625 b I.
“لقد أخذنا في الاعتبار سواد الأطراف في الورقة الأصلية، لذلك ليس الأمر كما لو أننا أخطأنا ونسينا الأمر، كما أوضح. “أعتقد أن نقطة الثقب هذه هي نوع من الرنجة الحمراء في كتابي؛ فهو لا يؤثر على الحجة المؤيدة للقمر الخارجي.”
لقد نظر رينيه هيلر، الباحث الرئيسي في فريق فضح الأقمار الخارجية، إلى الورقة التي قدمها كيبينج وفريقه، لكنه لم يتأثر بالاعتقاد بوجود كوكبي Kepler-1625 b I وKepler-1708 b.
“لا أرى أي شيء جديد في الورقة من شأنه أن يغير رأيي حول كون Kepler-1625b وKepler-1708b كواكب بدون أقمار كبيرة. تدور ورقتهم البحثية الجديدة في الغالب حول عملنا وتحاول العثور على نقاط الضعف في خط تفكيرنا. هذا هو وقال هيلر لموقع Space.com: “إنها عملية طبيعية ومرحب بها للغاية في العلوم الحديثة، على الرغم من أنني في هذه الحالة لا أرى أي تقدم كبير”. “أنا أدحض فكرة تفنيد تفنيدهم لتفنيد ادعائهم. أعتقد أن النقاش لا يزال غير محسوم، ولا بأس بذلك. دعونا نمضي قدما!”
إن فكرة المضي قدمًا هي أمر يتفق عليه هيلر وكيبينج، على الأقل في الوقت الحالي.
هل Kepler-1625 b I وKepler-1708 b غريبان جدًا؟
السبب الرئيسي وراء ظهور هذه الأقمار الخارجية في طريقة العبور هو أنها أجسام ضخمة بحجم نبتون صغير يمكن أن يتراوح قطرها بين 1.6 مرة إلى 4 أضعاف قطر الأرض. إذا كانوا هناك، فهم كذلك ضخم.
يعتقد كيبينج أن هذا جزء مما قد يجعلها غير عادية للغاية بحيث لا يمكن قبولها على نطاق واسع باعتبارها أول اكتشافات للقمر الخارجي.
“أعتقد أن هناك الكثير من الشكوك حول Kepler-1625 b I وKepler-1708 b I لأنهما غريبان. كلاهما مثل هذه الأقمار الصغيرة بحجم نبتون، أليس كذلك؟ والجميع يتساءل، من الذي أمر بذلك؟ قال: “كيف يصنع الكون مثل هذه الأشياء الغريبة؟” “ومن ثم فإن هذا الجدل لا يساعد على الإطلاق. لقد تضرروا للغاية الآن.”
يعتزم كيبينج الآن استخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) للبحث عن الأقمار الخارجية التي تعتبر أقرب إلى الأقمار التي نراها داخل النظام الشمسي.
وقال: “استراتيجيتي، وربما هي الإستراتيجية الخاطئة، هي دعونا نرى ما إذا كان بإمكاننا الحصول على بعض الأقمار المألوفة أكثر مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، والتي تشبه الأقمار الموجودة في الفناء الخلفي للطاقة الشمسية لدينا مثل آيو ويوروبا”. “نأمل أن يؤدي ذلك إلى بناء الثقة التي شاهدت هذه الأقمار الخارجية في ذلك الوقت، وأنها كانت مثيرة للاهتمام حقًا، وعلينا أن نعود وننظر إليها مرة أخرى.”
كيبينج واضح جدًا في أن الخلاف بين استنتاجات الفريق لا ينعكس بشكل سيئ على أي من مجموعتي العلماء بغض النظر عن الإجابة النهائية، “القمر الخارجي” أو “لا يوجد قمر خارجي”. وبدلاً من ذلك، فهو يوضح ببساطة مدى التحدي الذي سيكون عليه اكتشاف الأقمار حول الكواكب خارج النظام الشمسي حتى يتم تحقيق تقدم كبير في تكنولوجيا التلسكوب.
وقال: “إنه عمل صعب للغاية، ولن أدعي خلاف ذلك. عندما نبحث عن الأقمار الخارجية، فإننا نبحث عن إشارة لم يتم تصميم أي من هذه التلسكوبات للكشف عنها”. “نعتقد أنه يمكننا الحصول على هذا النوع من العلم منهم. لكنه يدفع هذه الأدوات، وخاصة كبلر وهابل، إلى أقصى حدود ما هم قادرون على فعله.
“لذا فإن القرارات التي تتخذها والاختيارات التي تتخذها بشأن كيفية استخدام الخوارزميات، وكيفية التعامل مع البيانات، يمكن أن تحدث فرقًا بين النجاح والفشل.”
قصص ذات الصلة
– يجري البحث عن أقمار خارج المجموعة الشمسية حول كواكب غريبة، وربما وجد العلماء واحدًا للتو
—يرصد تلسكوب هابل المياه حول كوكب خارجي صغير حار ومشبع بالبخار في “اكتشاف مثير”
– يقوم قمر صناعي صغير مقاس 14 بوصة بدراسة الكواكب الخارجية “المشتري الساخن” التي تتبخر في الفضاء
يعتقد كيبينج أن هذا الخلاف بين الفريقين يوفر لعلماء صيد الأقمار الخارجية الفرصة لمقارنة الأساليب والتقارب حول أفضل نهج لصيد هذه الأجسام الصغيرة البعيدة.
نأمل أن تؤدي الطريقة المحسّنة للكشف عن القمر الخارجي يومًا ما إلى توحيد هاتين المجموعتين من العلماء الموهوبين والمتحمسين حول اكتشاف القمر الخارجي الذي يمكنهم الاتفاق عليه.