اكتشف علماء الفلك كوكبا عملاقا له شمسان على بعد 446 سنة ضوئية من الأرض

أكد فريق دولي من علماء الفلك، يضم باحثين من جامعة نورث وسترن وجامعة إكستر، تحديد كوكب خارجي غازي عملاق يدور حول زوج من النجوم. ويستحضر هذا الاكتشاف صوراً من الخيال العلمي، تذكرنا بكوكب تاتوين من ملحمة حرب النجوم، المعروف بوجود شمسين في سمائه.

ويقع الكوكب، المصنف باسم HD 143811 AB b، على بعد حوالي 446 سنة ضوئية من نظامنا الشمسي. وهي جزء من رابطة العقرب-قنطورس النجمية، وهي منطقة واسعة لتشكل النجوم قريبة نسبيًا من الأرض، مما يجعلها هدفًا متكررًا للدراسات حول تطور أنظمة الكواكب الشابة.

يعد هذا الاكتشاف مهمًا بشكل خاص لأنه يمثل الصورة المباشرة لكوكب خارجي دائري – يدور حول نجمين – الأقرب إلى زوجه النجمي المسجل حتى الآن. أصبح هذا التأكيد ممكنًا من خلال إعادة تحليل البيانات المؤرشفة، جنبًا إلى جنب مع الملاحظات الجديدة، مما يدل على الإمكانات المستمرة للأرشيف الفلكي للاكتشافات الجديدة.

خصائص العملاق الغازي المكتشف حديثا

HD 143811 AB b هو عالم ذو أبعاد مثيرة للإعجاب، مُصنف على أنه عملاق غازي تقدر كتلته بستة أضعاف كتلة كوكب المشتري، أكبر كوكب في نظامنا الشمسي. ويعد شبابه، الذي يبلغ عمره 13 مليون سنة فقط، عاملاً حاسماً في اكتشافه. ومن الناحية الكونية، يعتبر هذا العصر حديثًا، مما يعني أن الكوكب لا يزال يحتفظ بالكثير من الحرارة المتولدة أثناء عملية تكوينه. وهذا الانبعاث للحرارة المتبقية يجعلها أكثر سطوعًا في طيف الأشعة تحت الحمراء، مما يسهل رؤيتها باستخدام تقنيات التصوير المباشر. درجة الحرارة على سطحه مرتفعة للغاية، تقدر بحوالي 769 درجة مئوية، وهي بيئة غير مضيافة ومختلفة تمامًا عن أي شيء موجود في نظامنا. إن الجمع بين كتلته العالية ودرجة حرارته المرتفعة وقربه من مصدرين للإشعاع النجمي يجعله مختبرًا طبيعيًا لدراسة الظروف القاسية التي يمكن أن تتشكل فيها الكواكب وتتطور في بيئات معقدة وديناميكية.

الرقصة المدارية المعقدة للنظام

تعد الديناميكيات المدارية لنظام HD 143811 AB b مثالًا رائعًا لتفاعلات الجاذبية. ويكمل الكوكب العملاق دورة واحدة حول نجميه في فترة تقارب 300 سنة أرضية. مداره واسع، مما يجعله على مسافة حوالي 60 وحدة فلكية (AU) من مركز كتلة الزوج النجمي، وهو ما يعادل 60 ضعف متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس. وعلى الرغم من هذا الانفصال الكبير، إلا أن هذا هو أقرب مدار تم تصويره على الإطلاق لكوكب دائري.

وبينما يقوم الكوكب برحلته الطويلة، يؤدي النجمان المضيفان رقصتهما المدارية الخاصة، حيث يدوران حول بعضهما البعض بوتيرة أسرع بكثير، بفترة 18 يومًا فقط. يوفر هذا التكوين لزوج نجمي مدمج مع كوكب بعيد في مدار مستقر بيانات قيمة للعلماء الذين يقومون بوضع نماذج لتشكيل واستقرار الأنظمة الكوكبية في التكوينات الثنائية، وهي شائعة في مجرتنا.

طريقة الكشف والتأكيد

كان اكتشاف HD 143811 AB b نتيجة لعمل مراجعة دقيقة للبيانات. وحللت فرق البحث ملفات من Gemini Planet Imager (GPI)، وهي أداة كانت تعمل على تلسكوب Gemini South، الموجود في تشيلي، بين عامي 2016 و2019. وقد تم تصميم GPI خصيصًا للكشف عن الضوء الخافت المنبعث من الكواكب الخارجية الشابة التي تدور حول النجوم القريبة.

بعد إغلاق عمليات GPI في نصف الكرة الجنوبي، كرس العلماء أنفسهم لتمشيط مجموعة واسعة من البيانات بحثًا عن الإشارات التي ربما فاتتها التحليلات الأولية. جذبت نقطة ضوء خافتة بالقرب من نظام النجوم الثنائي انتباه الباحثين.

للتأكد من أن الجسم كان بالفعل كوكبًا وليس نجمًا بعيدًا في الخلفية، استخدم علماء الفلك ملاحظات إضافية من مرصد دبليو إم كيك في هاواي. ومن خلال مقارنة الصور من أوقات مختلفة، تمكنوا من التحقق من أن نقطة الضوء تتحرك مع زوج النجوم، مما يؤكد ارتباط الجاذبية بينهما.

والجدير بالذكر أن نهج إعادة تحليل البيانات سمح لمجموعتين بحثيتين مختلفتين بالتوصل إلى نفس النتيجة بشكل مستقل، مما عزز صحة الاكتشاف وسلط الضوء على أهمية الحفاظ على البيانات الفلكية وإعادة فحصها.

ندرة الكواكب في الأنظمة الثنائية

على الرغم من أنه تم التأكد من وجود أكثر من 6000 كوكب خارجي حتى الآن، إلا أنه تم العثور على جزء صغير منها فقط يدور حول أنظمة نجمية ثنائية. ويشكل اكتشاف هذه العوالم، المعروفة باسم الكواكب الدائرية، تحديًا تقنيًا كبيرًا. تكمن الصعوبة الرئيسية في السطوع الشديد للنجوم المضيفة، والذي يميل إلى حجب الضوء الخافت المنعكس أو المنبعث من أي كواكب مصاحبة.

تعد تقنية التصوير المباشر، المستخدمة في هذه الحالة، واحدة من أصعب التقنيات، ولكنها أيضًا واحدة من أكثر التقنيات فائدة، لأنها تتيح لك التقاط الفوتونات التي تأتي مباشرة من الكوكب. ومع ذلك، فهو فعال بشكل أساسي بالنسبة للكواكب العملاقة الشابة التي تدور في مدارات بعيدة عن نجومها. تم اكتشاف عدد قليل فقط من الكواكب الدائرية باستخدام هذه الطريقة.

تعتبر هذه الأنظمة ذات قيمة كبيرة للعلوم، لأنها تسمح بالدراسة المتزامنة للمدارات النجمية والكواكب. يوفر تفاعل الجاذبية المعقد بين الأجسام الثلاثة (النجمان والكوكب) أرضية اختبار صارمة للنظريات حول الديناميكيات المدارية وتكوين الكواكب.

فرضيات حول تكوين الكواكب

العملية الدقيقة التي أدت إلى تشكيل HD 143811 AB b لا تزال موضوع نقاش بين الخبراء. تواجه النظريات التقليدية لتكوين الكواكب تحديات عند محاولة تفسير وجود عمالقة الغاز في مثل هذه المدارات الواسعة ضمن الأنظمة الثنائية.

إحدى الفرضيات الرئيسية هي نظرية عدم استقرار الجاذبية، حيث يتفتت قرص الغاز والغبار الذي كان يحيط بالنجوم الشابة في الأصل بسبب عدم الاستقرار في جاذبيته، مما يؤدي إلى تكوين واحد أو أكثر من الكواكب العملاقة بسرعة نسبية. الاحتمال الآخر هو نموذج تراكم اللب، حيث يتشكل اللب الصخري أولاً ثم يتراكم غلاف جوي غازي واسع، يليه الهجرة إلى مدار أبعد بسبب التفاعلات مع القرص أو الأجسام الأخرى.

التصور والدراسات المستقبلية

ولتوضيح هذا الاكتشاف، أنشأ الباحثون سلسلة من الصور المتتابعة التي تظهر الحركة المدارية للكوكب حول الزوج النجمي على مدار سنوات المراقبة. ولا يؤكد هذا السجل المرئي مسار الكوكب فحسب، بل يساعد أيضًا في تحسين معالم مداره.

ويمهد تأكيد HD 143811 AB b الطريق للرصدات المستقبلية. ويخطط علماء الفلك لمواصلة مراقبة النظام لرسم خريطة لمداره الكامل بشكل أكثر دقة. وتعد الدراسة التفصيلية، التي نشرت في المجلة العلمية Astronomy & Astrophysics، بمثابة أساس للبحث المستقبلي في التركيبة السكانية وخصائص الكواكب في الأنظمة النجمية المتعددة.

أهمية رابطة العقرب والقنطور

يعد موقع النظام في ارتباط Scorpius-Centaurus هو مفتاح الاكتشاف. هذه المنطقة هي أقرب منطقة تشكل النجوم الضخمة إلى الشمس وتحتوي على آلاف النجوم الشابة. إن العمر الصغير نسبيًا لهذه النجوم يعني أن أي كواكب تدور حولها ستكون أيضًا شابة، مما ينبعث منها المزيد من الحرارة مما يجعلها هدفًا أسهل للكشف المباشر بالتصوير.