الكشف عن أول نموذج ثلاثي الأبعاد لكوكب يدور حول نظام ثنائي
أُكّد حتى الآن 5084 كوكبا خارج المجموعة الشمسية في 3811 نظاما كوكبيا، مع وجود 8912 مرشحا آخر في انتظار التأكيد.
وزودت هذه الاكتشافات علماء الفلك بأخذ عينات مفصلة من أنواع الكواكب الموجودة في كوننا، بدءا من عمالقة الغاز التي يبلغ حجمها عدة أضعاف حجم كوكب المشتري إلى الأجسام الصخرية الأصغر مثل الأرض.
وحتى الآن، تم اكتشاف الغالبية العظمى منها باستخدام طرق غير مباشرة - مثل طريقة العبور (قياس الضوء العابر) وطريقة السرعة الشعاعية (مطيافية دوبلر) - بينما تم اكتشاف الباقي باستخدام وسائل أخرى مختلفة.
وفي دراسة حديثة، استخدم فريق دولي من علماء الفلك شبكة مصفوفة خط الأساس الطويلة جدا (VLBA) التابعة لمؤسسة العلوم الوطنية (NSF) لاكتشاف كوكب يشبه المشتري يدور في نظام ثنائي (GJ 896AB) يقع على بعد حوالي 20 سنة ضوئية من الأرض.
وباستخدام طريقة تُعرف باسم Astrometry، تمكن الفريق من اكتشاف هذا الكوكب من خلال "التذبذب" الذي يصنعه أثناء دورانه حول النجمين الأكبر في النظام. وعلاوة على ذلك، سمحت هذه الطريقة للفريق بإنشاء أول بنية ثلاثية الأبعاد لنظام ثنائي وكوكب يدور حول أحد نجومه.
وقاد فريق البحث سلفادور كورييل راميريز، الباحث في معهد علم الفلك في الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك (UNAM). وانضم إليه زملاء من UNAM وباحثون من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIFR) والمرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO).
ونُشرت الورقة التي تصف بحثهم بعنوان "الهندسة المدارية ثلاثية الأبعاد لنظام ثنائي قزم ورفيقه الكوكبي" في الأول من سبتمبر في المجلة الفلكية.
ويتكون النظام قيد الدراسة، GJ 896AB، من نجمين لقزم أحمر يدوران حول بعضهما البعض.
وكما أوضح كورييل في بيان صحفي لـ NRAO، لا يمكن تحقيق رسم الخرائط ثلاثي الأبعاد الذي قاموا به باستخدام طرق اكتشاف الكواكب الخارجية الأخرى.
وقال: "نظرا لأن معظم النجوم في أنظمة ثنائية أو متعددة، فإن القدرة على فهم أنظمة مثل هذا النظام ستساعدنا على فهم تكوين الكواكب بشكل عام".
وبالإضافة إلى ذلك، فإن النجوم من النوع M (القزم الأحمر) هي الأكثر شيوعا في الكون، حيث تمثل حوالي 75% من النجوم في مجرة درب التبانة وحدها.
ويمكن أن تظل هذه النجوم ذات الكتلة المنخفضة والباهتة في مرحلة تسلسلها الرئيسي لمدة تصل إلى 10 تريليون سنة وهي بارزة لدعم الكواكب الصخرية الأصغر - مثل Proxima b وd ونظام الكواكب السبعة TRAPPIST-1.
وفي دراستهم، قام كورييل وزملاؤه بدمج بيانات VLBA التي تم الحصول عليها بين عامي 2006 و2011 (والبيانات الجديدة التي تم الحصول عليها في عام 2020) مع الملاحظات التي تم إجراؤها على النظام بين عامي 1941 و2017.
وأنتجت الدقة التي قدمتها تلسكوبات VLBA العشرة عبر الولايات المتحدة قياسات دقيقة للغاية لمواقع النجوم بمرور الوقت.
ثم أجروا تحليلا شاملا للبيانات التي كشفت عن الحركات المدارية للنجوم وحركاتها المشتركة عبر الفضاء. وتُعرف هذه العملية، حيث يتم قياس موضع النجوم وحركتها المناسبة، باسم قياس النجوم.
وأظهر تقييمهم المفصل لحركة النجم الأكبر تذبذبا طفيفا ناتجا عن تأثير الجاذبية على النجم، ما كشف عن وجود كوكب يدور حوله. وبناء على مستوى تأثير الجاذبية، حسب الفريق أن هذا الكوكب هو عملاق غازي، تقريبا ضعف كتلة كوكب المشتري.
وقرروا أيضا أنه يدور حول نجمه الأم على مسافة أقل بقليل من المسافة بين كوكب الزهرة والشمس، وله فترة مدارية تبلغ 284 يوما، ويتم تضمينه تقريبا 148 درجة من مداري النجمين.
وقالت المعدة المشاركة جيزيلا أورتيز ليون، الباحثة في UNAM وMPIA: "هذا يعني أن الكوكب يتحرك حول النجم الرئيسي في الاتجاه المعاكس للنجم الثانوي حول النجم الرئيسي. وهذه هي المرة الأولى التي يُلاحظ فيها مثل هذا الهيكل الديناميكي في كوكب مرتبط بنظام ثنائي مضغوط يُفترض أنه تم تشكيله في نفس قرص الكواكب الأولية".
وستكون تقنية القياس الفلكي أداة قيمة لتوصيف المزيد من أنظمة الكواكب، والتي ستستفيد من المراصد مثل مصفوفة الجيل القادم الكبيرة جدا (ngVLA) المخطط لها.
وستتألف هذه الشبكة الضخمة من 244 طبقا بطول 18 مترا (59 قدما) موزعة على مسافة 8860 كيلومترا (5505 ميلا)، مع مجموعة إضافية قصيرة التباعد من 19 طبقا بطول 6 أمتار (20 قدما) في قلب التلسكوب.
وستسمح الحساسية المحسّنة لعلماء الفلك باكتشاف الكواكب الصخرية الأصغر التي تدور بالقرب من نجومها - حيث من المرجح أن تتواجد الكواكب "الشبيهة بالأرض".
المصدر: ساينس ألرت
