تخيل العثور على نظام في الكون يبدو وكأنه مأخوذ مباشرة من فيلم خيال علمي، حيث تتحدى الكواكب فهمنا لماهية الكواكب الغازية العملاقة. مؤخرًا، اكتشف فريق دولي من علماء الفلك، بقيادة معهد الفيزياء الفلكية لجزر الكناري (IAC) وجامعة لا لاغونا (ULL)، نظامًا كهذا. زوج من الكواكب الخارجية الغامضة تدور هذه النجوم حول نجم معين للغاية، مما يكسر القالب الذي كنا نعرفه عن شباب النجوم.
يُعد هذا الاكتشاف بالغ الأهمية، إذ يسمح لنا بإلقاء نظرة خاطفة على بدايات تكوين الكواكب. وقد قام العلماء بتحليل نظام تتكون فيه العوالم ضخم ولكنه خفيف الوزن بشكل مدهشيثير هذا الأمر تساؤلات رائعة حول كيفية تنظيم الأجرام السماوية عندما يكون النظام لا يزال "طفلاً" فلكياً، مما يوفر مرآة يمكن من خلالها مقارنة كوكبنا.
النجم HD 114082: شمس في نسخة مُسرّعة
لفهم سبب ندرة هذه الكواكب، نحتاج أولاً إلى إلقاء نظرة على شمسها، النجم HD 114082. ليس له علاقة بشمسنا؛ فبينما يبلغ عمر شمسنا حوالي 4.600 مليار سنة، فإن هذا النجم شاب. بالكاد 15 مليون سنةلكي تتضح لك الفكرة، إنه نجم يدور بسرعة أكبر بـ 15 مرة وهو أكثر نشاطًا بشكل ملحوظ.
بالإضافة إلى سرعة دورانها، فإن HD 114082 ألف درجة حرارة أعلى وتبلغ كتلتها 28% أكثر من كتلة شمسنا. وإذا أضفنا إلى ذلك أنها أشد سطوعًا بأربعة أضعاف تقريبًا، فإن النتيجة هي أن الكواكب التي تدور حولها تتعرض لحرارة شديدة، حتى أنها تتحمل ضوء وحرارة أكثر بمقدار 200 مرة أكثر مما يتلقاه كوكب المشتري في نظامنا الشمسي.
تحليل "الزوج الغريب" من العمالقة
وصف كارلوس ديل بورغو دياز، الذي نسق البحث، هذين العالمين بأنهما "زوجان غريبان". والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه، من بين الكواكب الخارجية ذات الخصائص الفريدة تم الكشف عنها باستخدام طريقة العبور، وهذه هي التي كلما طالت مدة إكمال الدورة الكاملة إلى نجمهم، مما يجعلهم حالة خاصة جداً بالنسبة لعلم الفلك الحالي.
ينقسم النظام إلى بطلين مختلفين تماماً:
- الكوكب الداخلي: وهو مشابه جدًا في الحجم لكوكب المشتري، وهو أقرب إلى نجمه بنسبة 20٪ من قرب الأرض إلى الشمس.
- الكوكب الخارجي (HD 114082 c): إنه ظاهرة حقيقية. لديه نصف قطره أكبر بنسبة 36% من كوكب المشتريلكنه خفيف بشكل لا يصدق. كتلته أقل من 24% من كتلة كوكب المشتري، وهو ما يعادل حوالي 4,4 أضعاف كتلة نبتون.
أكثر ما يثير الدهشة في هذا الكوكب الثاني هو كثافته. أقل بأكثر من 7,5 مرة من نسبة الماءوهذا يعني أنه إذا استطعنا العثور على محيط كبير بما فيه الكفاية، فإن هذا العملاق الغازي سأطفو حرفياً على السطح.
ميكانيكا المدارات و"شد الحبل" الجاذبي
أشار أليخاندرو سواريز ماسكارينيو، المؤلف المشارك للدراسة، إلى أن كلا العالمين يشهدان تحولاً. مدارات شبه دائرية ويشتركان في نفس المستوى. ومع ذلك، فهما لا يتحركان بمعزل عن بعضهما البعض؛ فهناك تفاعل مستمر بينهما يصفه علماء الفلك بأنه شد الحبل الجاذبي.
تحدث هذه الظاهرة لأن الكواكب قد تكون قريبة من رنين مداري، مما يؤدي إلى حدوث عبورها (عندما يحجب الكوكب ضوء النجم) في وقت أبكر أو لاحق. وبفضل هذه الديناميكية، تم قياس اختلافات حتى مع الكتل الصغيرة، على الرغم من أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث. للحاق برحلة نقل ثانية من الكوكب الخارجي لتحديد فترة دورانه، والتي تقدر بحوالي 314 يومًا.
الأصل: هل ولدوا هناك أم هاجروا؟
الدراسة المنشورة في المجلة مطبوعات دورية الفيزياء الفلكيةيشير ذلك إلى أن هؤلاء العمالقة طُهوا في الداخل قرص الكواكب الأولية في الأصل، كانت سحابة كثيفة من الغبار والغاز. بدأت العملية بتكوين نواة صلبة، والتي بدأت، مع ازدياد كتلتها، في لسحب الغاز بمعدل متسارع، مما يؤدي إلى تمدد غلافه بسبب الحرارة الداخلية الشديدة.
يكمن اللغز هنا: الكواكب التي تتشكل معًا عادةً ما تكون لها كتل متقاربة، ولكن في هذه الحالة، يكون سطحها الخارجي أخف بكثير. لذلك، يدرس الخبراء احتمالين: إما أنها تشكلت معًا مباشرة في موقعها الحالي (في الموقع)، أو أنهم ولدوا في منطقة أكثر برودة وأكثر بعدًا، ثم هاجروا نحو المركز النظام.
علاوة على ذلك، يُعتقد أن وجود هؤلاء العمالقة كان عاملاً أساسياً في فرز الكويكبات والمذنبات من النظام، مما يدفعها نحو حزام محاذٍ لمستوى مدارات الكواكب.
التكنولوجيا ومستقبل الدراسة
وللتوصل إلى هذا الاكتشاف، قام 38 باحثاً بتنسيق البيانات من التلسكوبات الفضائية مثل تيس وخوفوسمن خلال الجمع بين الملاحظات الأرضية من تشيلي (NGTS) والقارة القطبية الجنوبية (ASTEP+) ومرصد لاس كومبريس، تمكنوا من رصد أربعة انخفاضات في السطوع ناتجة عن الكوكب الداخلي باستخدام منحنيات الضوء، محققين دقة دقيقة واحدة في دورته.
لن يتوقف المجتمع العلمي عند هذا الحد. الخطوة الكبيرة التالية هي استخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائيستتيح هذه الأعجوبة التكنولوجية تحليل التركيب الكيميائي لأغلفة هذه الكواكب العملاقة و اضبط الكتل بدقة من كلا العالمين، مما قد يكشف ما إذا كانت هناك كواكب أصغر أخرى مخفية في النظام.
يكشف هذا الاكتشاف عن نظام نجمي شاب ونابض بالحياة، حيث يدور عملاقان غازيان منخفضان الكثافة حول نجم نشط، مما يوفر بيانات حاسمة حول تطور الكواكب والتاريخ البعيد لنظامنا الشمسي.
