أكد المجتمع العلمي الدولي موقع جرم سماوي ذو أبعاد مشابهة جدًا لأبعاد الأرض. يقع الكوكب الخارجي HD 63433 d على بعد 73 سنة ضوئية من نظامنا الشمسي. يكشف الاكتشاف عن بيئة شديدة الحرارة. تدور الكرة الصخرية حول نجم في كوكبة الجوزاء. تتجاوز درجات الحرارة على السطح علامة 1200 درجة مئوية بسبب قربها من النجم المركزي.
وتم التقاط البيانات بواسطة القمر الصناعي TESS، الذي تديره وكالة الفضاء الأمريكية. وقد نُشرت الدراسة الكاملة مؤخرًا على صفحات المجلة الفلكية. يقود البحث بنيامين ك. كابيسترانت وميليندا سواريس-فورتادو. وصنفت المجموعة الجسم على أنه أصغر كوكب مؤكد يقل عمره عن 500 مليون سنة. يوفر شباب النظام النجمي لعلماء الفلك قاعدة مراقبة غير مسبوقة. يستطيع الخبراء تحليل سلوك التكوينات الصخرية بعد وقت قصير من فترة التماسك تحت ضغط حراري شديد.
ظروف درجات الحرارة القصوى وقفل الجاذبية
يقدم السلوك المداري لـ HD 63433 d خاصية فيزيائية تسمى قفل المد والجزر. تجبر قوة جاذبية النجم المضيف الكوكب على الحفاظ دائمًا على نفس نصف الكرة الأرضية المواجه لمصدر الضوء والحرارة. تعمل الآلية بشكل مماثل للعلاقة القائمة بين القمر والأرض. يتلقى الوجه المضيء إشعاعًا ثابتًا ومباشرًا. تشير معدات القياس إلى أن موازين الحرارة الموجودة على هذا الجانب النهاري يمكنها تسجيل 1257 درجة مئوية.
إن مستوى الحرارة المقاس في نصف الكرة الأرضية الخفيف لديه القدرة الكافية لإذابة التكوينات الصخرية بأكملها. ويقدر العلماء أن هذا النصف من الكرة الأرضية هو موطن لمحيط من الصهارة في حالة سائلة دائمة. إن درجة الحرارة المستمرة تمنع أي احتمال للتبريد أو تكوين قشرة صلبة على السطح. ويظل الجانب المظلم من الكوكب الخارجي بدون بيانات حرارية دقيقة. إن نقل الطاقة بين نصفي الكرة الأرضية له كفاءة منخفضة في العوالم التي لا تحتوي على طبقة جوية كثيفة.
تخلق ديناميكيات الحمم المكشوفة بيئة جيولوجية غير مستقرة حيث تتدفق المواد المنصهرة بشكل مستمر تحت تأثير الجاذبية النجمية. يسعى الباحثون إلى فهم كيفية تفاعل الصهارة مع الإشعاع المستمر على مدى ملايين السنين. يحدد التباين بين الجانب الناري والجانب المظلم الكلي الطبيعة الفيزيائية للجسم الفضائي.
الخصائص الفيزيائية والبيانات المدارية للجرم السماوي
يتطلب رسم خريطة للكوكب الخارجي عبور معلومات متنوعة تم التقاطها بواسطة أجهزة استشعار فضائية. وتمكن فريق علم الفلك من تحديد معايير دقيقة حول بنية وحركة الكرة الأرضية الصخرية. تكشف الأرقام عن بيئة شديدة التطرف عند مقارنتها بمعايير نظامنا الشمسي. وقت الترجمة يحدث بسرعة. يكمل الكوكب دورة كاملة حول نجمه في 4.2 يوم أرضي فقط.
القياسات الرسمية المنشورة في الدراسة توضح بالتفصيل النسب الدقيقة للكائن المكتشف حديثًا:
- يبلغ نصف قطر الكوكب 1.1 مرة حجم الأرض.
- تستمر الدورة المدارية الكاملة حوالي 100 ساعة أرضية.
- المسافة إلى النجم أصغر من مسافة عطارد إلى الشمس.
- عمر تكوين النظام أقل من نصف مليار سنة.
- الموقع الدقيق يحدث داخل حدود كوكبة الجوزاء.
إن القرب الشديد من النجم المركزي يملي جميع القواعد المادية للبيئة. ويعرض المدار القصير المادة الصخرية للرياح النجمية عالية السرعة. الحجم المطابق تقريبًا للأرض يجعل مقارنات الكتلة والكثافة التي تجريها أجهزة الكمبيوتر التابعة لوكالة الفضاء أسهل. أبعاد الأرض ودرجات الحرارة البركانية تجعل الكوكب هدفًا ذا أولوية لرسم الخرائط العميقة.
طريقة العبور تكشف تفاصيل النظام النجمي
يعتمد تحديد هوية الجرم السماوي على تطبيق طريقة العبور الفلكية. وتتكون التقنية من مراقبة الضوء المنبعث من النجم وتسجيل قطرات صغيرة في مستوى السطوع. يحدث الانخفاض في اللمعان بالضبط في اللحظة التي يمر فيها الكوكب أمام القرص النجمي. التقطت أجهزة الاستشعار الموجودة على القمر الصناعي TESS منحنيات الضوء هذه خلال أشهر من المراقبة المستمرة. يتطلب التحليل عناية إضافية من العلماء.
يتميز النجم المضيف بخصائص الشباب والنشاط المغناطيسي العالي. يحتوي النجم على بقع متكررة على سطحه يمكن أن تربك معدات الكشف. احتاج الفريق إلى تطوير مرشحات محددة لإزالة الضوضاء النجمية من البيانات الأولية. وأكدت أعمال المعالجة توقيع الكوكب الخارجي بهامش أمان مرتفع. التحقق من المعلومات مع الملفات من البعثات السابقة أكد صحة الاكتشاف.
كشف فحص البيانات عن البنية الكاملة للنظام الكوكبي. وأكد علماء الفلك وجود عالمين آخرين يدوران حول نفس النجم. الكواكب المجاورة لا تشارك HD 63433 d في ظروف الحرارة الشديدة. يقدم التكوين المتعدد للنظام نظرة عامة واسعة على تكوين الأجرام السماوية على مسافات مختلفة من نفس مصدر الطاقة.
أهمية الاكتشاف لدراسة التطور المكاني
يعمل الكوكب الخارجي كمختبر طبيعي للمراقبة الفلكية. يستخدم الباحثون البيئة القاسية للتحقيق في عملية فقدان الغلاف الجوي في العوالم التي تشكلت حديثًا. تعاني الكواكب الصخرية الواقعة بالقرب من النجوم النشطة من الاجتياح المستمر للغازات بواسطة الرياح النجمية. يساعد رصد هذه الظاهرة في تفسير الفرق بين الكرات الأرضية القاحلة والعوالم القادرة على الاحتفاظ بطبقة من الهواء. تعمل الأشعة فوق البنفسجية كعامل رئيسي للتآكل.
النجم المركزي للنظام له كتلة ونوع طيفي مشابه للشمس. يؤدي انخفاض عمر النجم إلى انبعاث أشعة سينية أعلى بكثير من المستويات المسجلة في نظامنا الشمسي الحالي. يشكل القصف الإشعاعي بقوة سطح HD 63433 d. يعتبر المجتمع العلمي هذا الجسم هو أقرب مثال لعالم أرضي شاب تم توثيقه على الإطلاق بواسطة كتالوجات علم الفلك الحديث.
الموقع القريب نسبيًا لكوكبة الجوزاء يجعل من السهل جدولة مراحل البحث الجديدة. تمتلك تلسكوبات الجيل المتقدم القدرة التقنية على دراسة التركيب الكيميائي للكوكب. ومن المتوقع أن يقوم تلسكوب جيمس ويب بتوجيه مراياه نحو النظام قريبًا. ويسعى علماء الفلك إلى التحقق من وجود أي أثر للغلاف الجوي المتبقي أو التأكد من التركيب المعدني والصخري البحت للكرة الأرضية المنصهرة.