اكتشف علماء الفلك نظام كوكبي مقلوب يحتوي على كتل صخرية وغازية في القزم الأحمر LHS 1903

أعلن علماء الفلك عن تحديد نظام كوكبي خارج المجموعة الشمسية غير عادي حول النجم القزم الأحمر LHS 1903، الواقع على بعد حوالي 116 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة الوشق. يحتوي النظام على أربعة كواكب، أبعدها هو عالم صخري يشبه الأرض الفائقة، متوضع خلف كوكبين غازيين، وهو ما يتناقض مع الأنماط التي لوحظت في معظم الأنظمة المعروفة. تم تفصيل هذا التكوين، الموصوف بأنه “مقلوب”، في دراسة نشرت في مجلة Science.

استخدم هذا الاكتشاف بيانات من التلسكوبات الفضائية لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، بالإضافة إلى عمليات الرصد الأرضية. الكوكب الخارجي، المسمى LHS 1903 e، له نصف قطر يبلغ حوالي 1.7 مرة نصف قطر الأرض وتكوينه صخري في الغالب. يسلط الباحثون الضوء على أن هذا الترتيب يتحدى النماذج التقليدية لتكوين الكواكب.

وقد أشرف على هذا العمل خبراء من جامعة وارويك في المملكة المتحدة، ويمثل أول ملاحظة واضحة لكوكب صخري بعيد جدًا مقارنة بالعوالم الغازية في نفس النظام.

تكوين الكواكب في النظام

يبدأ نظام LHS 1903 بكوكب صخري قريب من النجم، يليه عالمان غازيان أكبر. يتبع هذا التسلسل النمط المتوقع في العديد من التكوينات الكوكبية. ومع ذلك، فإن الكوكب الرابع يكسر هذا المنطق من خلال تقديم خصائص صخرية على الرغم من موقعه الخارجي.

ويوضح العلماء أن النظام النموذجي يتنبأ بالكواكب الصخرية في المناطق الداخلية الساخنة والكواكب الغازية في المناطق الباردة والأكثر بعدًا. إن وجود جسم صخري خلف خط الثلج، حيث يسهل الجليد تراكم المواد الغازية، يتطلب مراجعات في الفهم الحالي.

التغطية الكاملة: News (AR)

• LHS 1903 b: كوكب صخري أعمق، مصنف على أنه أرض فائقة.
• LHS 1903 c وd: كواكب غازية متوسطة، تشبه كوكب نبتون الصغير.
• LHS 1903 e: أرض صخرية خارجية فائقة، ذات كثافة متوافقة مع التركيبات المعدنية.

يشير هذا التوزيع إلى عمليات متباينة أثناء تطور القرص الكوكبي الأولي.

طرق الكشف المستخدمة

جمعت الملاحظات بين قياس الضوء العابر وقياسات السرعة الشعاعية لتوصيف الكواكب الأربعة. قدمت التلسكوبات مثل تلسكوب CHEOPS التابع لوكالة الفضاء الأوروبية بيانات دقيقة عن عمليات العبور، مما يسمح بتحديد نصف القطر والمدارات. بالإضافة إلى ذلك، التقطت الأجهزة الأرضية الاختلافات في سرعة النجم الناتجة عن جاذبية الكواكب.

وتعد هذه التقنيات ضرورية لتحديد الكواكب الخارجية في النجوم القزمة الحمراء، والتي تمثل غالبية النجوم في درب التبانة. أدى الجمع بين الطرق إلى زيادة الدقة في تحديد الكتل والكثافات. وتشير النتائج إلى أن الكوكب الخارجي تشكل في بيئة مستنفدة للغاز.

وأوضح تكوين الغاز المنضب

وتشير النماذج التقليدية إلى أن الكواكب الغازية تنمو بسرعة خارج خط الثلج، وتدمج كميات وفيرة من الهيدروجين والهيليوم. وفي المناطق الداخلية تمنع الحرارة احتباس الأجواء السميكة، مما يؤدي إلى ظهور عوالم صخرية. وفي حالة LHS 1903 e، يشير عدم وجود غلاف غازي إلى تشكل متأخر أو فقدان الغلاف الجوي.

اقرأ أيضاً: يحدد العلماء العالم الصخري الخارجي في النظام الذي يتعارض مع نماذج التكوين الحالية

وتشير الأبحاث إلى أن القرص الغازي تبدد قبل التراكم الكامل للكوكب الخارجي. وقد حال هذا الاستنفاد دون احتجاز المواد المتطايرة، مما ترك النواة الصخرية مكشوفة.

تعزز الدراسات المقارنة مع أنظمة الأقزام الحمراء الأخرى أن الاختلافات في توقيت التكوين يمكن أن تولد تكوينات غير نمطية. يقدم النجم LHS 1903، لكونه باردًا ومنخفض الكتلة، قرصًا كوكبيًا أوليًا مع تطور طويل الأمد في بعض المراحل.

الآثار المترتبة على نماذج الكواكب

ويعزز هذا الاكتشاف تنوع هياكل الكواكب الخارجية التي لوحظت في السنوات الأخيرة. تعتبر أنظمة الأقزام الحمراء أهدافًا ذات أولوية لعمليات البحث عن عوالم صالحة للسكن نظرًا لقربها من المنطقة التي قد توجد بها مياه سائلة. ومع ذلك، تشير مثل هذه التكوينات إلى أن عمليات التكوين تختلف بشكل كبير.

يقدر العلماء أن الأقزام الحمراء تستضيف كواكب متعددة في مدارات مدمجة ذات ترددات عالية. إن وجود أرض صخرية خارجية فائقة يفتح المجال أمام إجراء تحقيقات في الاحتفاظ بالغلاف الجوي في مواقع بعيدة.

تفاصيل النجم المضيف

تم تصنيف LHS 1903 على أنه قزم أحمر من النوع M، بكتلة ونصف قطر أقل من كتلة الشمس. تظل هذه النجوم نشطة لتريليونات السنين، مما يوفر نوافذ طويلة لتطور الحياة المحتملة. يضع لمعانه المنخفض المنطقة الصالحة للسكن في مدارات قصيرة، مما يسهل عمليات الكشف عن طريق العبور.

تشير الملاحظات إلى أن النظام يظل مستقرًا على الرغم من التكوين غير المعتاد. تتيح مسافة 116 سنة ضوئية إجراء دراسات تفصيلية باستخدام التلسكوبات الحالية والمستقبلية.

اعرف المزيد: يكتشف تلسكوب جيمس ويب محيطًا شاسعًا من الصهارة والكبريت داخل كوكب خارج المجموعة الشمسية L 98-59 d

مقارنات مع النظام الشمسي

في النظام الشمسي، تحتل الكواكب الصخرية المدارات الداخلية، بينما تهيمن الكواكب الغازية العملاقة على المدارات الخارجية. وتوجد أجسام صخرية خلف نبتون، ولكن بمقاييس أصغر وبتركيبات جليدية. LHS 1903 ويختلف في كتلته وكثافته، فهو أقرب إلى الكواكب الأرضية الفائقة المعروفة.

تسلط هذه المقارنة الضوء على الاستثناءات النادرة التي تثري فهم تكوين الكواكب. تحتاج النماذج إلى دمج استنفاد الغاز كآلية قابلة للتطبيق في الأقراص المتطورة.

التقدم في عمليات رصد الفضاء

ولعب القمر الصناعي CHEOPS دورًا مركزيًا في تحديد خصائص الكوكب الخارجي، وتأكيد عبوره وتكوينه. تستمر المهمات مثل TESS في تصنيف المرشحين للأقزام الحمراء. تعد التلسكوبات المستقبلية، بما في ذلك تلسكوب PLATO التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، بمزيد من الاكتشافات المماثلة.

تعمل هذه التطورات على توسيع قائمة الكواكب الخارجية إلى ما يزيد عن 5000 كوكب مؤكد. تعمل الأنظمة المدمجة مثل LHS 1903 كمختبرات لاختبار النظريات.

خلفية القضية: علماء الفلك يكشفون عن نظام كوكبي بترتيب عكسي للكواكب في النجم القريب

خصائص الكوكب الخارجي

LHS 1903 ويبلغ نصف قطره 1.7 مرة نصف قطر الأرض وكثافة تتوافق مع النواة الصخرية دون غلاف غازي كبير. ويضعه مداره الأوسع في منطقة يكون فيها تكوين الغاز مفضلاً. يشير عدم وجود غلاف جوي سميك إلى التعرض للإشعاع النجمي المعتدل.

يقترح الباحثون أن الكوكب تشكل بعد التبدد الجزئي للقرص السديمي. تشرح هذه الفرضية التكوين المرصود دون الاحتجاج بهجرات واسعة النطاق.

تمثل الأرض الفائقة الخارجية أول حالة واضحة لتكوين بعيد مستنفد للغاز. تؤكد بيانات السرعة الشعاعية توافق الكتلة مع المناطق الداخلية الصخرية.

التنوع في الأقزام الحمراء

تستضيف الأقزام الحمراء غالبية الكواكب الخارجية المكتشفة حتى الآن بسبب طرق العبور المفضلة. الأنظمة متعددة الكواكب المدمجة شائعة في هذه النجوم. يعكس الاختلاف في التركيبات الاختلافات في تطور أقراص الكواكب الأولية.

وتشير الدراسات إلى أن ما يصل إلى 40% من الأقزام الحمراء لديها كواكب في المنطقة الصالحة للسكن. تحدث التكوينات المقلوبة مثل تلك الموجودة في LHS 1903 في جزء أصغر، ولكنها تساهم في الإحصائيات.

الآفاق البحثية المستقبلية

قد تكشف الملاحظات الجديدة باستخدام التحليل الطيفي عن التركيبات الجوية المتبقية على الكواكب الغازية. ستساعد التلسكوبات مثل James Webb في التوصيفات التفصيلية. يشجع هذا الاكتشاف البحث عن أنظمة مماثلة في الفهارس الموجودة.

وسوف تستمر الأبحاث لتحسين نماذج التراكم والهجرة الكوكبية. توضح حالة LHS 1903 الحاجة إلى مراعاة التسلسل الزمني المتنوع في التدريب.

المزيد عن الموضوع: تم اكتشاف كوكب أرضي فائق جديد على بعد 91 سنة ضوئية، ليكمل الثلاثي الكوكبي في نظام النجوم القزمة

أهمية التعاون الدولي

جمعت الدراسة بيانات من عدة مراصد أوروبية وأمريكية. قامت فرق من جامعة وارويك بتنسيق التحليل المتكامل. مثل هذه التعاونات تعمل على تسريع التقدم في علم الكواكب الخارجية.

تسلط النتائج المنشورة في مجلة Science الضوء على تأثير المهام المخصصة مثل CHEOPS. تظل الاستثمارات في علم الفلك الفضائي ضرورية لاكتشافات كهذه.