العثور على كوكب ضخم بشكل محير يدور حول نجم صغير

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

سي إن إن
—

يشكك علماء الفلك في نظريات تكوين الكواكب بعد اكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية لا ينبغي أن يكون موجودًا من الناحية الفنية.

تم اكتشاف الكوكب، الذي تبلغ كتلته كتلة نبتون تقريبًا وأكثر من 13 مرة كتلة الأرض، يدور حول نجم قزم M فائق البرودة يسمى LHS 3154، وهو أقل كتلة بتسع مرات من شمسنا. النجم القزم M هو أصغر وأروع نوع من النجوم.

ويدور الكوكب – الذي يطلق عليه اسم LHS 3154b – بشكل وثيق حول النجم، ويكمل دورة واحدة كل 3.7 يومًا أرضيًا، مما يجعله أضخم كوكب معروف في مدار قريب حول أحد أبرد النجوم منخفضة الكتلة في الكون، وفقًا لدراسة جديدة. دراسة نشرت يوم الخميس في المجلة علوم. إنه يقلب الطريقة التي يفهم بها العلماء تكوين أنظمة الكواكب.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة سوفراث ماهاديفان، وأستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا، في بيان له: “هذا الاكتشاف يقودنا إلى نقطة مفادها مدى ضآلة ما نعرفه عن الكون”. “لم نكن نتوقع وجود كوكب بهذه الثقل حول نجم منخفض الكتلة.”

شكل النجوم من سحب كبيرة من الغاز والغبار، وتشكل المواد المتبقية قرصًا حول النجم حيث تولد الكواكب فيما بعد. تحدد كمية المواد الموجودة داخل الأقراص المحيطة بالنجوم مدى ضخامة الكواكب التي تتشكل حولها. وتعتمد مادة القرص إلى حد كبير على كتلة النجم.

على سبيل المثال، النجوم القزمة الصغيرة من النوع M هي الأكثر شيوعًا في جميع أنحاء مجرة ​​درب التبانة، وعادةً ما تدور حولها كواكب صخرية صغيرة، بدلاً من الكواكب الغازية العملاقة.

وقال ماهاديفان: “من غير المتوقع أن يكون للقرص المكون 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.”

ويدور الكوكب حول نجم يبعد حوالي 51 سنة ضوئية عن الشمس، وتم اكتشافه باستخدام مكتشف الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن، أو HPF، المثبت على تلسكوب Hobby-Eberly في مرصد ماكدونالد في تكساس.

قام فريق من العلماء بقيادة ماهاديفان ببناء HPF، والذي تم تصميمه لاكتشاف الكواكب التي تدور داخل المنطقة الصالحة للسكن للنجوم الصغيرة والباردة. المنطقة الصالحة للسكن هي المسافة المناسبة من النجم حيث يكون الكوكب دافئًا بدرجة كافية لدعم وجود الماء السائل على سطحه وربما دعم الحياة.

إن انخفاض درجة حرارة سطح النجوم الصغيرة يعني أن الكواكب يمكن أن تدور حولها بشكل أوثق بكثير وتظل تحتفظ بعناصر هشة مثل الماء على أسطحها. وبينما تدور الكواكب بالقرب من نجومها، فإن قوة الجاذبية بين كلا الجسمين تخلق تمايلًا ملحوظًا يمكن لـ HPF اكتشافه في ضوء الأشعة تحت الحمراء.

“فكر في الأمر وكأن النجم هو نار المخيم. وقال ماهاديفان: “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 ضوءه أثناء جره بواسطة كوكب يدور.

بناءً على النمذجة والتحليل، يعتقد فريق البحث أن الكوكب لديه نواة ثقيلة تتطلب وجود مواد صلبة في القرص المكون للكوكب أكثر مما كانت موجودة حول النجم، وفقًا للمؤلفة المشاركة في الدراسة ميغان ديلامير، وهي طالبة دراسات عليا في علم الفلك. في ولاية بنسلفانيا.

ويقدر الباحثون أن كمية الغبار الموجودة في القرص يجب أن تكون أكبر بعشر مرات على الأقل مما يوجد عادة في الأقراص حول النجوم منخفضة الكتلة.

وقال ديلامير في بيان: “إن نظرياتنا الحالية حول تكوين الكواكب تواجه صعوبة في تفسير ما نراه”. “استنادًا إلى أعمال المسح الحالية باستخدام HPF والأدوات الأخرى، من المحتمل أن يكون جسم مثل ذلك الذي اكتشفناه نادرًا للغاية، لذا كان اكتشافه أمرًا مثيرًا حقًا.”

تم العثور على عدد قليل من الكواكب الضخمة تدور حول نجوم منخفضة الكتلة، مثل كوكبنا تم اكتشاف الكوكب GJ 3512 b في عام 2019لكن فتراتها المدارية أطول بكثير، ولا تدور الكواكب حول نجومها بشكل وثيق.

وقال ماهاديفان: “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.”