اكتشف علماء الفلك نظامًا نادرًا مكونًا من ستة كواكب شابة وسابع محتمل يرقصون حول نجم رضيع يسيء التصرف.
لا يمكن لهذا النظام أن يوفر نظرة ثاقبة تشتد الحاجة إليها حول كيفية تشكل الكواكب وتطورها حول نجم رضيع فحسب، بل إن تشابهه مع النظام الشمسي يمكن أن يوفر لعلماء الفلك لمحة سريعة عما كان يمكن أن يبدو عليه جوارنا الكوني قبل حوالي 4 مليارات سنة.
تدور الكواكب الخارجية الستة، وربما السبعة، حول نجم قزم قريب نسبيًا في درب التبانة يسمى TOI-1136؛ تقع على بعد حوالي 270 سنة ضوئية من الأرض. ألهم العدد الكبير من الكواكب الخارجية في النظام العلماء لإجراء بحث أعمق.
وقالت تارا فيذرولف، عضوة الفريق والأستاذة الزائرة للفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا، في بيان: “نظرًا لأن عددًا قليلاً من الأنظمة النجمية تحتوي على عدد كبير من الكواكب مثل هذا النظام، فإنه يقترب من حجم نظامنا الشمسي”. “إنها متشابهة بما فيه الكفاية ومختلفة بما فيه الكفاية حتى نتمكن من تعلم الكثير.”
متعلق ب: تلسكوب هابل يرصد الماء حول كوكب خارجي صغير حار ومشبع بالبخار في “اكتشاف مثير”
نظام نجمي شاب نادر متعدد الكواكب مع نجم رضيع مفرط النشاط
درس العلماء في البداية النظام الكوكبي TOI-1136 باستخدام القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا في عام 2019. وتابع فيذرولف وزملاؤه هذه الدراسة الأولية بملاحظات من تلسكوبات متعددة، وكشفوا عن كتل الكواكب وشكل كواكبها. مداراتها، وحتى خصائص أغلفتها الجوية.
تم تصنيف الكواكب الموجودة في النظام، والتي تحمل أسماء بين TOI-1136 b إلى TOI-1136 g، على أنها كواكب “شبه نبتون”. أصغر العوالم الستة المؤكدة يبلغ عرضه ضعف عرض الأرض، في حين أن بعض الكواكب الشقيقة يصل حجمها إلى أربعة أضعاف حجم كوكبنا – أي ما يعادل حجم العملاقين الجليديين في النظام الشمسي أورانوس ونبتون.
جميع الكواكب الخارجية TOI-1136 قريبة جدًا من نجمها الأم لدرجة أنها تكمل مدارها في أقل من 88 يومًا أرضيًا. وهذا أمر مهم لأن 88 يومًا هي الفترة المدارية لعطارد، أقرب الكواكب إلى الشمس، مما يعني أن كل هذه الكواكب قد تكون أقرب إلى نجمها من ذلك الكوكب الصغير إلى نجمنا.
“إنها كواكب غريبة بالنسبة لنا لأنه ليس لدينا أي شيء يشبهها تمامًا في نظامنا الشمسي،” قال راي هولكومب، عضو الفريق وحاصل على دكتوراه في الفيزياء. وقال المرشح في جامعة كاليفورنيا في بيان منفصل. “ولكن كلما قمنا بدراسة أنظمة الكواكب الأخرى، يبدو أنها قد تكون النوع الأكثر شيوعًا من الكواكب في المجرة.”
ما يجعل TOI-1136 مميزًا حقًا هو مدى شباب هذا الكوكب ونجمه القزم المركزي. يبلغ عمر TOI-1136 700 مليون سنة فقط، وهو ما قد يبدو قديمًا، ولكن بالمقارنة مع النظام الشمسي البالغ من العمر 4.5 مليار سنة ونجمه الشمس، فإنه يجعل النظام صغيرًا نسبيًا.
وقال فيذرولف: “هذا يعطينا نظرة على الكواكب مباشرة بعد تشكلها، ويعد تكوين النظام الشمسي موضوعا ساخنا”. “في أي وقت نجد فيه نظامًا متعدد الكواكب، فإنه يمنحنا المزيد من المعلومات لإبلاغ نظرياتنا حول كيفية ظهور الأنظمة وكيف وصل نظامنا إلى هنا.”
تمامًا مثل طفل صغير مفرط النشاط، قد يكون من الصعب تتبع هؤلاء النجوم اليافعين بسبب فرط نشاطهم. بالنسبة للنجوم الصغيرة، يأتي هذا النشاط الزائد على شكل مغناطيسية شديدة، وبقع شمسية أكثر انتشارًا وكثافة، وتوهجات شمسية متزايدة.
إن الإشعاع الصادر عن النجوم الناشئة لا يجعل من الصعب مراقبتها فحسب، بل إنه يشكل أيضًا الكواكب التي تدور حولها، وينحت خصائصها الجوية على وجه الخصوص.
وقال ستيفن كين، قائد الفريق وأستاذ الفيزياء الفلكية الكوكبية بجامعة كاليفورنيا ريفرسايد، في البيان: “النجوم الشابة تسيء التصرف طوال الوقت. إنها نشطة للغاية، تمامًا مثل الأطفال الصغار. وهذا يمكن أن يجعل القياسات عالية الدقة صعبة”. . “سيساعدنا هذا ليس فقط على إجراء مقارنة فردية لكيفية تغير الكواكب مع مرور الوقت، ولكن أيضًا كيف تطورت أغلفتها الجوية على مسافات مختلفة من النجم، وهو الأمر الذي ربما يكون الشيء الأكثر أهمية.”
هل يمكن لأي من كواكب TOI-1136 استضافة الحياة؟
ليس فقط أن الكواكب الموجودة في نظام TOI-1136 لها نفس العمر نسبيًا، ولكنها جميعها قريبة من بعضها البعض من حيث المسافة المادية أيضًا. وقد أعطى هذا للباحثين فرصة لفحص شيء ليس من السهل دراسته في نظام كوكبي آخر.
وقال كين: “عادة، عندما نبحث عن الكواكب، فإننا ننظر إلى تأثير الكواكب على نجومها. نشاهد النجم يتحرك ونفسر ذلك على أنه تأثيرات الجاذبية التي تحدثها الكواكب عليه”. “هنا، يمكننا أيضًا رؤية الكواكب وهي تتجاذب مع بعضها البعض.”
سمح هذا القرب للفريق باكتشاف “قوة رنين” في النظام والتي يبدو أنها تشير إلى أن العالم السابع يمكن أن يؤثر جاذبيًا على العالم الستة المؤكد.
باستخدام التلسكوب الآلي للبحث عن الكواكب في مرصد ليك، الواقع على جبل هاميلتون في كاليفورنيا، ومقياس طيف إيشيل عالي الدقة في مرصد WM Keck على البركان الخامل مونا كيا في هاواي، تمكن الفريق من اكتشاف “تمايل” الكوكب. تسبب النجم القزم TOI-1136 في سحب كواكبه عليه.
إن الجمع بين ملاحظات هذا “التذبذب” مع نماذج الكمبيوتر وبيانات الكواكب التي تعبر وجه نجمها، سمح للباحثين بتحديد كتل الكواكب بمستوى غير مسبوق من الدقة.
“لقد استغرق الأمر الكثير من التجربة والخطأ، لكننا كنا سعداء حقًا بنتائجنا بعد تطوير أحد نماذج نظام الكواكب الأكثر تعقيدًا في الأدبيات المتعلقة بالكواكب الخارجية حتى الآن،” المؤلف الرئيسي للبحث والحاصل على درجة الدكتوراه من جامعة كاليفورنيا في إيرفاين. قال المرشح في الفيزياء كوري بيرد.
يُعتقد أن أولى الحركات الأولية للحياة ظهرت على الأرض بعد حوالي 600 مليون سنة من تكوين النظام الشمسي في فترة من تاريخ كوكبنا تسمى الدهر الأركي. نرى الكواكب الخارجية لنظام TOI-1136 في مرحلة مماثلة من تاريخها.
تبدو فرص أن تكون الكواكب في هذا النظام قادرة على دعم الحياة ضئيلة في أحسن الأحوال، وذلك بسبب قربها من نجمها المضيف. وهذا يعني أن الإشعاع المكثف من النجم من المحتمل أن يجرد الغلاف الجوي لهذه العوالم بينما يغلي الماء السائل، وهو عنصر حاسم للحياة كما نعرفها.
قصص ذات الصلة
– كوكب خارجي جديد بحجم الأرض له جانب من الحمم البركانية شديدة الحرارة
– 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
وخلص كين إلى القول: “هل نحن نادرون؟ أنا مقتنع بشكل متزايد أن نظامنا غير عادي إلى حد كبير في الكون”. “إن العثور على أنظمة تختلف تمامًا عن نظامنا يجعل من الواضح بشكل متزايد كيف يتناسب نظامنا الشمسي مع السياق الأوسع للتكوين حول النجوم الأخرى.”
ويعتزم الفريق الآن إجراء مزيد من التحقيق في نظام TOI-1136، على أمل تأكيد الكوكب السابع وكذلك تحديد تركيبات الغلاف الجوي للكواكب. وهذا شيء يمكن تحقيقه باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
تم نشر بحث الفريق في المجلة الفلكية.