يؤكد علماء الفلك وجود مدار محدد لكوكب بعيد عن نجمه ، مما يدل على وجود كواكب بعيدة
يعتقد علماء الفلك أن الكواكب يمكن أن توجد في مدارات بعيدة عن نجمها ، ويقترحون عملية من خطوتين: إما التفاعلات مع النجم أو الكواكب الداخلية تطردها من النظام الداخلي ، ثم يقوم نجم عابر بتثبيت المدار لإبقائه مقيدًا. يمكن لمثل هذا السيناريو أن يفسر افتراض "الكوكب التاسع" في نظامنا الشمسي. أكد علماء الفلك الآن أن نظام نجمي ثنائي واحد ، HD 106906 ، له كوكب في مدار شديد الانحراف.
لا يزال علماء الفلك يبحثون عن "الكوكب التاسع" الافتراضي في المناطق البعيدة من نظامنا الشمسي ، لكن كوكبًا خارج المجموعة الشمسية على بعد 336 سنة ضوئية من الأرض يبدو أكثر فأكثر مثل الكوكب التاسع في نظامه النجمي.
الكوكب التاسع ، الذي يُحتمل أن يكون حجمه 10 أضعاف حجم الأرض ويدور حول نبتون بعيدًا في مدار غريب الأطوار حول الشمس ، تم اقتراحه في عام 2012 لشرح الاضطرابات في مدارات الكواكب القزمة التي تقع خارج مدار نبتون مباشرة ، ما يسمى بأجسام حزام كايبر المنفصلة. لم يتم العثور عليها بعد ، إن وجدت.
تم اكتشاف كوكب غريب خارج المجموعة الشمسية بعيدًا عن النجم HD 106906 في عام 2013 ، وهو الكوكب الوحيد المعروف بهذا المجال الواسع. بينما أثقل بكثير من الكتلة المتوقعة للكوكب التاسع - ربما 11 مرة كتلة كوكب المشتري ، أو 3,500 ضعف كتلة الأرض - فقد كان أيضًا جالسًا في مكان غير متوقع للغاية ، أعلى بكثير من مستوى الغبار الخاص بنظام الكواكب ويميل بزاوية حوالي 21 درجة.
كان السؤال الكبير ، حتى الآن ، هو ما إذا كان الكوكب ، المسمى HD 106906 b ، في مدار مرتبط دائمًا بالنجم الثنائي - الذي لا يتجاوز عمره 15 مليون سنة مقارنة بعمر شمسنا البالغ 4.5 مليار سنة ، أو ما إذا كان في طريقه للخروج من نظام الكواكب ، فلن يعود أبدًا.
في ورقة بحثية نُشرت في 10 ديسمبر في المجلة الفلكية ، أجاب علماء الفلك أخيرًا على هذا السؤال. من خلال تتبع موقع الكوكب بدقة على مدار 14 عامًا ، قرروا أنه من المحتمل أن يكون مرتبطًا بالنجم في مدار غريب الأطوار للغاية مدته 15,000 عام ، مما يجعله قريبًا من الكوكب التاسع.
قال ميجي نجوين ، وهو خريج حديث في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومؤلف أول للورقة ، إذا كان في مدار غريب الأطوار حول الثنائي ، "يثير هذا السؤال حول كيفية خروج هذه الكواكب إلى مثل هذه المجالات الكبيرة". "هل كانوا مشتتين من النظام الشمسي الداخلي؟ أم هل تشكلوا هناك؟"
وفقًا لكبير المؤلفين بول كالاس ، من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، أستاذ مساعد في علم الفلك ، فإن التشابه مع مدار الكوكب التاسع المقترح يُظهر أن مثل هذه الكواكب البعيدة يمكن أن توجد بالفعل ، وأنها قد تتشكل في غضون عشرات الملايين من السنين الأولى. من حياة النجم. واستنادًا إلى الاكتشافات الحديثة الأخرى للفريق حول HD 106906 ، يبدو أن الكوكب يفضل سيناريو تلعب فيه النجوم العابرة دورًا أيضًا.
وقال "شيء ما يحدث في وقت مبكر جدا يبدأ في دفع الكواكب والمذنبات إلى الخارج ، وبعد ذلك يكون لديك نجوم عابرة تعمل على استقرار مداراتها". "نحن نجمع ببطء الأدلة اللازمة لفهم تنوع الكواكب خارج المجموعة الشمسية وكيف يرتبط ذلك بالجوانب المحيرة لنظامنا الشمسي."
نجم شاب ومغبر، وكوكب غريب
HD 106906 هو نظام نجمي ثنائي يقع في اتجاه كوكبة Crux. درس علماء الفلك هذا الكوكب على نطاق واسع على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية بسبب قرص الغبار البارز الموجود به ، والذي يمكن أن يكون ولادة كواكب. قد يبدو نظامنا الشمسي مثل HD 106906 منذ حوالي 4.5 مليار سنة حيث تشكلت الكواكب في القرص الدائري من الحطام المتبقي من تشكل الشمس.
من المثير للدهشة أن صور النجم التي التقطتها تلسكوبات ماجلان في تشيلي عام 2013 كشفت عن كوكب يتوهج من حرارة داخلية خاصة به ويجلس على مسافة كبيرة بشكل غير عادي من الثنائي: يبعد عن الشمس 737 مرة عن الأرض (737 فلكي الوحدات ، أو AU). هذا يبعد 25 مرة عن النجم من نبتون عن الشمس.
كالاس ، الذي يبحث عن الكواكب وأقراص الغبار حول النجوم الشابة ، شارك في قيادة فريق استخدم مصور كوكب الجوزاء على تلسكوب الجوزاء الجنوبي للحصول على الصور الأولى لقرص حطام النجم. في عام 2015 ، قدمت هذه الملاحظات دليلًا أدى بالمنظرين إلى اقتراح أن الكوكب قد تشكل بالقرب من النجم الثنائي وتم طرده بسبب تفاعلات الجاذبية مع الثنائي. الدليل: قرص الغبار الخارجي للنجوم وحزام المذنب الداخلي غير متوازنين ، مما يشير إلى أن شيئًا ما - الكوكب - شوش تناسقها.
قال عضو الفريق روبرت دي روزا من المرصد الأوروبي الجنوبي في سانتياغو ، تشيلي ، والذي كان سابقًا في جامعة كاليفورنيا: "الفكرة هي أنه في كل مرة يقترب فيها الكوكب من أقرب نقطة له إلى النجم الثنائي ، فإنه يحرك المادة الموجودة في القرص". زميل بيركلي ما بعد الدكتوراه. "لذلك ، في كل مرة يمر فيها الكوكب ، فإنه يقطع القرص ويدفعه للأعلى من جانب واحد. وقد تم اختبار هذا السيناريو بمحاكاة هذا النظام مع الكوكب في مدار مشابه - كان هذا قبل أن نعرف ما هو مدار كان الكوكب.
المشكلة ، كما أوضح أولئك الذين يحاكيون مثل هذه التفاعلات مع الكواكب ، هي أن الكوكب عادةً ما يُطرد من النظام بالكامل ، ليصبح كوكبًا مارقًا. بعض التفاعلات الأخرى ، ربما مع نجم عابر ، ستكون ضرورية لتحقيق الاستقرار في مدار كوكب غريب الأطوار مثل HD 106906 b.
تم اقتراح سيناريو مماثل لتشكيل الكوكب التاسع: أن تفاعله مع كواكبنا العملاقة في وقت مبكر من تاريخ نظامنا الشمسي قد طرده من النظام الشمسي الداخلي ، وبعد ذلك استقرت النجوم العابرة في مجموعتنا المحلية في مداره.
ذهب Kalas للبحث عن مثل هذا النجم الذي يطير من أجل HD 106906 b ، وفي العام الماضي ، أبلغ هو و De Rosa ، الذي كان وقتها في جامعة ستانفورد ، عن العثور على العديد من النجوم القريبة التي كان من الممكن أن تكون مضغوطة بواسطة نظام الكواكب قبل 3 ملايين سنة ، وربما كان ذلك بمثابة تنبيه. اللازمة لتحقيق الاستقرار في مدار الكوكب.
الآن ، مع قياسات دقيقة لمدار الكوكب بين عامي 2004 و 2018 ، يقدم نجوين ودي روزا وكالاس دليلًا على أن الكوكب على الأرجح في مدار مستقر ، ولكنه إهليلجي للغاية ، حول نجمه الثنائي.
"على الرغم من مرور 14 عامًا فقط على عمليات الرصد ، إلا أننا ما زلنا قادرين ، بشكل مفاجئ ، على فرض قيود على المدار لأول مرة ، مما يؤكد شكوكنا في أنه كان منحرفًا جدًا وأن الكوكب يدور حول مدار حوالي 15,000 عام ". قال نجوين. "حقيقة أن نتائجنا متوافقة مع التوقعات هي ، على ما أعتقد ، دليل قوي على أن هذا الكوكب مرتبط بالفعل. في المستقبل ، هناك حاجة إلى قياس السرعة الشعاعية لتأكيد النتائج التي توصلنا إليها."
جاءت القياسات المدارية لفريق العلم من مقارنة البيانات الفلكية من مرصد Gaia التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، والذي يرسم بدقة مواقع مليارات النجوم ، والصور من تلسكوب هابل الفضائي. نظرًا لأن هابل يجب أن يحجب الوهج من النجم الثنائي لرؤية قرص الحطام الخافت ، لم يتمكن علماء الفلك من تحديد الموقع الدقيق للنجم بالنسبة إلى HD 106906 ب. سمحت بيانات Gaia للفريق بتحديد موقع النظام الثنائي بدقة أكبر ، وبالتالي رسم خريطة لحركة الكوكب بالنسبة إلى الثنائي بين عامي 2004 و 2018 ، أي أقل من جزء من الألف من فترة مداره.
قال نجوين: "يمكننا تسخير القياس الفلكي الدقيق للغاية من جايا لاستنتاج المكان الذي يجب أن يكون فيه النجم الأساسي في صور هابل الخاصة بنا ، ومن ثم فإن قياس موضع الكوكب المثيل أمر تافه إلى حد ما".
بالإضافة إلى تأكيد مدار الكوكب على مدار 15,000 عام ، وجد الفريق أن المدار يميل بشدة إلى مستوى القرص: بين 36 و 44 درجة. في أقرب اقتراب له من الثنائي ، لن يقترب مداره الإهليلجي من حوالي 500 وحدة فلكية من النجوم ، مما يعني أنه ليس له أي تأثير على الكواكب الداخلية التي يشتبه أيضًا في أنها جزء من النظام. هذا هو الحال أيضًا مع الكوكب التاسع ، الذي ليس له تأثير ملحوظ على أي من الكواكب الثمانية للشمس.
قال نجوين: "أعتقد حقًا أن HD 106906 فريدًا من نوعه هو أنه الكوكب الخارجي الوحيد الذي نعرف أنه تم تصويره مباشرة ، محاطًا بقرص حطام ، ومحاذاة بشكل غير صحيح بالنسبة لنظامه ومفصول على نطاق واسع. "هذا ما يجعله المرشح الوحيد الذي وجدنا حتى الآن والذي يشبه مداره الكوكب التاسع الافتراضي."
المصدر