تم تحديد معظم الكواكب الخارجية التي اكتشفناها من خلال استطلاعات الرأي الكبيرة مثل مهمة كبلر أو قمر صناعي لدراسة الكواكب الخارجية العابرة (تيسي). في حين أن هذه المشاريع رائعة لاكتشاف النجوم التي تستضيف الكواكب ، فإنها تخبرنا في الغالب أن الكواكب موجودة هناك. يتطلب فهم النظام الشمسي الخارجي وكواكبه عدة ملاحظات تتبع ووقت التلسكوب الذي يصاحبها. هنا نجاح هائل لقد منحتنا استطلاعات الرأي أكثر بكثير مما يمكننا الحصول عليه بسهولة.
لكن يمكن أن توفر عمليات المتابعة نظرة ثاقبة ، كما تظهر بوضوح دراسة صدرت هذا الأسبوع. في ذلك ، يصف الباحثون ملاحظات نظام ثلاثي الكواكب اكتشفه TESS. باستخدام الملاحظات الإضافية ، وجد الباحثون أنه من المحتمل أن يكون هناك كوكبان آخران لم يتمكن TESS من رؤيته وأن الكوكب الذي رصده هو أقل الكواكب الخارجية الضخمة التي تم وصفها حتى الآن.
المتابعة
يسمى النظام L 98-59 وله بعض الخصائص التي تجعله مرشحًا ممتازًا لمتابعة الملاحظات. وتتمثل إحدى المزايا في أنها قريبة جدًا ، على الأقل من منظور المجرات ، على بعد 35 سنة ضوئية فقط من الأرض. إنه موجود أيضًا حيث سيقضي وقتًا طويلاً في مجال رؤية تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، إذا نجحت هذه المهمة في الوصول إلى المدار التشغيلي. هذا يعني أنه سيكون من الملائم نسبيًا الحصول على صور كافية لدراسة الغلاف الجوي للكواكب في النظام.
يحدد TESS موقع الكواكب من خلال مراقبة انخفاض الضوء الذي يحدث أثناء مرور الكواكب بين نجمها المضيف والأرض. لذلك تابع آخرون هذه الدراسة بملاحظات باستخدام قياسات السرعة الشعاعية ، والتي ترصد التغيرات في ضوء النجم التي تحدث عندما تسحبه جاذبية كواكبه في اتجاهات مختلفة. يمكن أن تعطينا السرعة الشعاعية الكتلة المحتملة للكوكب ؛ إلى جانب حجم الكوكب الذي يوفره TESS ، يمكن أن يخبرنا هذا عن كثافته وبالتالي تقديم أدلة حول تكوينه.
لسوء الحظ ، لم يكن وقت التلسكوب كافياً لتقليل حالات عدم اليقين بشكل كبير. تقدم المقالة الجديدة العديد من الملاحظات الإضافية التي تم إجراؤها باستخدام أداة متصلة بالتلسكوب الكبير جدًا في المرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي.
تتمثل الطريقة القياسية لتحليل هذا النوع من البيانات في تحديد أقوى إشارة دورية يسببها كوكب ما وإزالتها من البيانات ، ثم المتابعة حتى نفاد الإشارات ذات الدلالة الإحصائية. ومن الغريب أنه عندما وصل هذا التحليل إلى النقطة التي تمت فيها إزالة الكواكب الثلاثة التي حددها TESS ، لا تزال هناك إشارات متبقية. أشارت الإشارات إلى الوجود الواضح لكوكب رابع – واحتمال وجود كوكب خامس (كانت النماذج ذات الأربعة وخمسة كواكب أيضًا متوافقة مع البيانات).
ماذا يوجد في L 98-59؟
أحد الأشياء الواضحة التي يجب فحصها هو معرفة ما إذا كانت الكواكب الأخرى واضحة ، ولكن لم يتم التعرف على إشاراتها. للتحقق من ذلك ، اعتمد الباحثون على برنامج يسمى (وأنا لا تختلقها) حساب نموذج النقل Bad-Ass أو BATMAN. لكن في بيانات العبور ، الكواكب ليست موجودة.
إنها ليست مشكلة كبيرة. تعتمد عمليات العبور على المحاذاة الدقيقة للنظام الخارجي ، حيث تدور الكواكب في مستوى يتقاطع مع الأرض. إذا كانت جميع الكواكب لا تدور على وجه التحديد في هذا المستوى ، فقد لا تعبر من وجهة نظر الأرض. ومع ذلك ، هذا يعني أننا بحاجة إما إلى بيانات إضافية أو تحليل دقيق للبحث في تفاعلات الجاذبية بين الكواكب ، والتي يمكن أن تؤثر على توقيت عبورها.
إذا كان الكوكب الخامس موجودًا ، فإن كتلته تبلغ ضعفين ونصف ضعف كتلة الأرض ، لذا فمن المحتمل أن يكون كوكبًا صخريًا. سيكون أيضًا في منتصف المنطقة الصالحة للسكن L 98-59 ، حيث يمكن أن توجد المياه السائلة على سطح الكوكب. ومع ذلك ، نظرًا لكون L 98-59 نجمًا صغيرًا خافتًا ، فإن المنطقة الصالحة للسكن قريبة جدًا بحيث يستغرق الكوكب 23 يومًا فقط لإكمال مداره.
نظرًا لأن استشعار السرعة الشعاعية يخبرنا بكتلة الكوكب والنظر إلى الكوكب العابر يعطينا حجمه ، فنحن نعرف الآن كثافة الكواكب الثلاثة التي تم اكتشافها بكلتا الطريقتين. اثنان أقل كثافة بقليل من الأرض ، مما يشير إلى أن لهما بنية مماثلة ، باستثناء وجود نواة حديدية أصغر. في المقابل ، لا يمثل الجزء الثالث سوى نصف كثافة الأرض ، مما يشير إلى أنه يمكن أن يحتوي على ما يصل إلى 30٪ من المياه – عالم محيطي.
الاكتشاف المذهل الآخر هو كتلة أحد الكواكب الشبيهة بالأرض. هذا أقل من نصف كتلة الأرض ، مما يجعل الكوكب أكبر بشكل ملحوظ من عطارد والمريخ ولكن أقل من نصف كتلة كوكب الزهرة. لذلك فهو أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه حتى الآن. استنادًا إلى النظام الشمسي ، نتوقع وجود عدد كبير من الكواكب بهذا الحجم أو أصغر ، لذلك من المشجع اكتشافها أخيرًا.
في هذه المرحلة ، هناك الآلاف من المتقدمين للكواكب التي لم ننظر إليها. يمكن أن تنتظرنا العديد من المفاجآت المماثلة. في غضون ذلك ، ستستمر استطلاعات الرأي مثل TESS في الإضافة إلى قائمة العناصر التي نحتاج إلى التحقق منها بعناية أكبر.
علم الفلك والفيزياء الفلكية، 2021. DOI: غير متوفر بعد.
