عام واحد على هذا الكوكب العملاق الحار لا يتعدى 16 ساعة – ScienceDaily

أدى البحث عن كواكب خارج نظامنا الشمسي إلى اكتشاف أكثر من 4000 عوالم بعيدة ، تدور حول النجوم على بعد آلاف السنين الضوئية من الأرض. هذه الكواكب خارج المجموعة الشمسية هي حديقة حيوان حقيقية ، من الأرض الصخرية الفائقة ونبتون المصغرة إلى عمالقة الغاز العملاقة.

من بين الكواكب الأكثر إرباكًا التي تم اكتشافها حتى الآن “كوكب المشتري الساخن” – كرات ضخمة من الغاز بحجم كوكب جوفيان الخاص بنا ، لكنها تدور حول نجومها في أقل من 10 أيام ، على عكس كوكب المشتري المتثاقل ، لمدة 12 عامًا يدور في مدار. اكتشف العلماء حوالي 400 كوكب المشتري الساخن حتى الآن. ولكن بالضبط كيف ظهرت هذه الدوامات الثقيلة لا تزال واحدة من أكبر الألغاز التي لم يتم حلها في علم الكواكب.

الآن ، اكتشف علماء الفلك واحدًا من أكثر المشترى فائقًا تطرفًا – عملاق غازي تبلغ كتلته حوالي خمسة أضعاف كتلة كوكب المشتري ويبدأ حول نجمه في 16 ساعة فقط. مدار الكوكب هو الأقصر من بين أي عملاق غازي معروف حتى الآن.

نظرًا لمدارها الضيق للغاية وقربها من نجمها ، يُقدَّر الجانب النهاري للكوكب بحوالي 3500 كلفن ، أو ما يقرب من 6000 درجة فهرنهايت – تقريبًا مثل حرارة نجم صغير. وهذا يجعل الكوكب ، المعين TOI-2109b ، ثاني أكثر الكوكب سخونة يتم اكتشافه حتى الآن.

انطلاقا من خصائصه ، يعتقد علماء الفلك أن TOI-2109b في طور “الاضمحلال المداري” ، أو التصاعد نحو نجمه ، مثل مياه الاستحمام التي تدور حول الصرف. من المتوقع أن يتسبب مداره القصير للغاية في دفع الكوكب نحو نجمه بشكل حلزوني أسرع من كواكب المشتري الحارة الأخرى.

هذا الاكتشاف ، الذي تم إجراؤه في البداية بواسطة القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابر (TESS) التابع لناسا ، وهي مهمة يقودها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يقدم فرصة فريدة لعلماء الفلك لدراسة كيفية تصرف الكواكب أثناء جذبها وابتلاعها من قبل نجمها.

يقول إيان وونغ ، المؤلف الرئيسي للاكتشاف ، والذي كان باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أثناء الدراسة ، “في غضون عام أو عامين ، إذا كنا محظوظين ، فقد نتمكن من اكتشاف كيفية اقتراب الكوكب من نجمه”. انتقل إلى مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. “في حياتنا لن نرى الكوكب يسقط في نجمه. ولكن أعطه 10 ملايين سنة أخرى ، وقد لا يكون هذا الكوكب موجودًا.”

تم الإبلاغ عن الاكتشاف اليوم في المجلة الفلكية وهي نتيجة عمل تعاون كبير ضم أعضاء من فريق TESS العلمي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وباحثين من جميع أنحاء العالم.

مسار العبور

في 13 مايو 2020 ، بدأ القمر الصناعي TESS التابع لناسا في مراقبة TOI-2109 ، وهو نجم يقع في الجزء الجنوبي من كوكبة هرقل ، على بعد حوالي 855 سنة ضوئية من الأرض. حددت البعثة النجم على أنه “كائن TESS المثير للاهتمام” رقم 2،109 ، لاحتمال أنه قد يستضيف كوكبًا يدور حوله.

على مدار ما يقرب من شهر ، جمعت المركبة الفضائية قياسات لضوء النجم ، والتي قام فريق TESS العلمي بتحليلها بعد ذلك من أجل العبور – الانخفاضات الدورية في ضوء النجوم والتي قد تشير إلى وجود كوكب يمر أمامه ويحجب لفترة وجيزة جزء صغير من ضوء النجم. أكدت البيانات الواردة من TESS أن النجم يستضيف بالفعل شيئًا يمر كل 16 ساعة تقريبًا.

أبلغ الفريق مجتمع علم الفلك الأوسع ، وبعد فترة وجيزة ، تابعت تلسكوبات أرضية متعددة على مدار العام التالي لمراقبة النجم عن كثب عبر مجموعة من نطاقات التردد. أكدت هذه الملاحظات ، جنبًا إلى جنب مع الاكتشاف الأولي لـ TESS ، أن الكائن العابر هو كوكب يدور ، والذي تم تعيينه TOI-2109b.

كان كل شيء متسقًا مع كونه كوكبًا ، وأدركنا أن لدينا شيئًا مثيرًا للاهتمام ونادرًا نسبيًا ، “كما يقول المؤلف المشارك في الدراسة آفي شبورر ، وهو عالم أبحاث في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

ليلا و نهارا

من خلال تحليل القياسات على مختلف الأطوال الموجية الضوئية والأشعة تحت الحمراء ، قرر الفريق أن TOI-2109b أكبر بخمس مرات من كوكب المشتري ، وأكبر بنحو 35 بالمائة ، وقريبة جدًا من نجمه ، على مسافة حوالي 1.5 مليون ميل. عطارد ، بالمقارنة ، يبعد حوالي 36 مليون ميل عن الشمس.

نجم الكوكب أكبر حجمًا وكتلة بنسبة 50٪ تقريبًا مقارنةً بشمسنا. من الخصائص المرصودة للنظام ، قدر الباحثون أن TOI-2109b يتصاعد إلى نجمه بمعدل 10 إلى 750 مللي ثانية في السنة – أسرع من أي كوكب المشتري الساخن الذي لوحظ حتى الآن.

نظرًا لأبعاد الكوكب وقربه من نجمه ، قرر الباحثون أن TOI-2109b هو كوكب المشتري فائق السرعة ، مع أقصر مدار لأي عملاق غازي معروف. مثل معظم كواكب المشتري الحارة ، يبدو أن الكوكب مقفل تدريجيًا ، وله جانب دائم ليلاً ونهارًا ، يشبه القمر بالنسبة إلى الأرض. من ملاحظات TESS التي استمرت لمدة شهر ، تمكن الفريق من مشاهدة السطوع المتغير للكوكب وهو يدور حول محوره. من خلال مراقبة الكوكب يمر خلف نجمه (المعروف باسم الكسوف الثانوي) على كل من الأطوال الموجية البصرية والأشعة تحت الحمراء ، قدر الباحثون أن جانب النهار يصل إلى درجات حرارة تزيد عن 3500 كلفن.

يقول شبورر: “في غضون ذلك ، يكون سطوع الجانب الليلي للكوكب أقل من حساسية بيانات TESS ، مما يثير تساؤلات حول ما يحدث بالفعل هناك”. “هل درجة الحرارة هناك شديدة البرودة ، أم أن الكوكب يأخذ الحرارة بطريقة ما على جانب النهار وينقلها إلى الجانب الليلي؟ نحن في بداية محاولة الإجابة على هذا السؤال بالنسبة لكواكب المشتري فائقة السرعة.”

يأمل الباحثون في مراقبة TOI-2109b بأدوات أكثر قوة في المستقبل القريب ، بما في ذلك تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب جيمس ويب الفضائي الذي سيتم إطلاقه قريبًا. ملاحظات أكثر تفصيلاً يمكن أن تلقي الضوء على الظروف التي تمر بها كواكب المشتري الحارة عند سقوطها في نجمها.

يقول وونغ: “تشكل كواكب المشتري الفائقة السرعة مثل TOI-2109b الفئة الفرعية الأكثر تطرفًا من الكواكب الخارجية”. “لقد بدأنا للتو في فهم بعض العمليات الفيزيائية والكيميائية الفريدة التي تحدث في الغلاف الجوي – العمليات التي ليس لها نظائر في نظامنا الشمسي.”

قد تكشف الملاحظات المستقبلية لـ TOI-2109b أيضًا عن أدلة على كيفية ظهور مثل هذه الأنظمة المذهلة في المقام الأول. يقول شبورر: “منذ بداية علم الكواكب الخارجية ، كان يُنظر إلى كواكب المشتري الحارة على أنها كرات غريبة”. “كيف يصل كوكب كبير وكبير مثل كوكب المشتري إلى مدار لا يتجاوز مدته بضعة أيام؟ ليس لدينا أي شيء مثل هذا في نظامنا الشمسي ، ونرى هذا كفرصة لدراستها والمساعدة في تفسير وجودها . “

تم دعم هذا البحث ، جزئيًا ، من قبل وكالة ناسا.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *