يكتشف TESS ثمانية كواكب أرضية فائقة إضافية

اكتشفت المركبة الفضائية كيبلر التابعة لناسا معظم الكواكب الخارجية المؤكدة التي نعرفها. لكن خليفته، TESS (القمر الصناعي العابر لمسح الكواكب الخارجية)، بدأ يلحق بالركب. يعلن بحث جديد عن التحقق من صحة ثمانية مرشحين آخرين لـ TESS، وجميعهم من الكواكب الفائقة.

مهمة TESS لصيد الكواكب لها هدف أكثر تحديدًا من سابقتها، كيبلر. تم تصميم TESS خصيصًا لاكتشاف الكواكب الخارجية التي تمر أمام النجوم الساطعة في جوار الأرض. لقد عثرت على حوالي 400 كوكب خارجي مؤكد، ولكن هناك قائمة بالكواكب الخارجية التي تنتظر التأكيد والتي تحتوي على ما يقرب من 6000 مرشح. هناك طريقتان فقط لتأكيد كل هذه الكواكب الخارجية المعلقة: الملاحظات الأخرى والأساليب الإحصائية.

كل هؤلاء المرشحين غير المؤكدين يمثلون البيانات. إنهم يختبئون في بيانات TESS، في انتظار علماء أذكياء للتحقق من صحتهم. يمكن أن تساعد الملاحظات الأقرب في اكتشافها، ولكن ليس بمفردها.

يستخدم مشروع VaTEST (التحقق من عبور الكواكب الخارجية باستخدام الأدوات الإحصائية) الأدوات الإحصائية والتعلم الآلي لتمشيط جميع بيانات TESS، والبحث عن الكواكب الخارجية بعيدة المنال. في مشروع VaTEST، لا يتمكن العلماء من تأكيد وجود الكواكب فقط مع التحايل على النتائج الإيجابية الكاذبة؛ كما أنها قادرة على توصيف أجواء الكواكب الخارجية، وهي مناسبة لمزيد من الدراسة.

وقد عرض فريق من العلماء نتائجهم في مقال بعنوان “VaTEST III: التحقق من صحة 8 كواكب أرضية فائقة محتملة من بيانات TESS.ورقتهم قيد المراجعة في منشورات الجمعية الفلكية الأسترالية وهي حاليًا في مرحلة ما قبل الطباعة، المؤلف الرئيسي هو برياشكومار ميستري، طالب دكتوراه في جامعة نيو ساوث ويلز، أستراليا.

تعتبر الإيجابيات الكاذبة مشكلة مستمرة في علم الكواكب الخارجية. عندما تفكر في الأمر، فمن السهل أن تفهم السبب. يبحث TESS عن الانخفاضات الصغيرة في ضوء النجوم حول النجوم البعيدة الناتجة عن مرور كوكب خارج المجموعة الشمسية أمام النجوم. طلقة واحدة لا تكفي؛ نحن بحاجة إلى عدة، ويجب أن يكون هناك إيقاع. لكن أشياء أخرى يمكن أن تعطي انطباعات خاطئة عن كوكب عابر، على سبيل المثال النجوم الثنائية المنكوبة. حتى التقلب الطبيعي للنجم يمكن تشويش الإشارات.

لذلك قامت TESS بجمع كمية هائلة من البيانات التي تحتاج إلى تحليل، وفرز النتائج الإيجابية الخاطئة من الإشارات الحقيقية، وهذا ما تفعله VaTEST. وفي هذه الورقة، تحقق الفريق من صحة ثمانية كواكب أرضية خارقة أخرى.

كتب المؤلفون: “لقد تحققنا من صحة ثمانية كواكب أرضية عملاقة محتملة باستخدام مزيج من بيانات التلسكوب الأرضي، والتصوير عالي الدقة، وأداة التحقق الإحصائية المعروفة باسم TRICERATOPS”.

لم يكتشفوا ثمانية كواكب أرضية فائقة إضافية فحسب، بل حددوا أيضًا ستة مرشحين ممتازين لمزيد من الدراسة. وأوضحوا: “من بين كل هذه الكواكب التي تم التحقق منها، تقع ستة منها في ما يسمى بمنطقة “الكواكب الرئيسية”، مما يجعلها مثيرة للاهتمام بشكل خاص للدراسة”.

الكوكب الأساسي هي فكرة لها جذورها في علم الأحياء. في علم الأحياء، النوع الأساسي هو النوع الذي يحدد النظام البيئي بأكمله. وخير مثال على ذلك هو المرجان في الشعاب المرجانية. الشعاب المرجانية هي نظام بيئي متميز ترتكز على المرجان.

في علم الكواكب الخارجية، الكوكب الأساسي هو كوكب يساعد في تفسير إجمالي عدد الكواكب الخارجية. على وجه الخصوص، فإنه يساعد على شرح انحراف نصف القطر نرى في مجموعات الكواكب الخارجية. هناك عدد قليل من الكواكب بين 1.5 و 2 نصف قطر الأرض. ربما يكون هذا بسبب فقدان الكتلة عن طريق التبخر الضوئي. يمكن للإشعاع القوي للنجم، وخاصة انبعاثات الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية (XUV)، أن يدمر الغلاف الجوي للكوكب بمرور الوقت، مما يؤدي في النهاية إلى نقص يتراوح بين 1.5 إلى 2 كوكب في نصف قطر الأرض.

يوضح المؤلفون: “تجدر الإشارة إلى أن الكواكب بالحجم الذي تمت دراسته هنا غائبة عن نظامنا الشمسي، مما يجعل دراستها حاسمة لفهم مراحل التطور بين الأرض ونبتون بشكل أفضل”. “تلعب هذه الكواكب الرئيسية دورًا مركزيًا في تعزيز فهمنا لظاهرة وادي نصف القطر حول النجوم منخفضة الكتلة.”

هناك مفهوم آخر يتعلق بالأرض الفائقة وفجوة نصف القطر، ويركز على سبب فقدان بعض الكواكب لأغلفتها الجوية ووقوعها تحت الفجوة ولماذا لا يحدث ذلك لأخرى. وهذا ما يسمى “الخط الساحلي الكوني” وهو اتجاه إحصائي يربط الكواكب الخارجية ببعضها البعض.

يعد الخط الساحلي الكوني بمثابة خط فاصل بين الكواكب التي احتفظت بغلافها الجوي وتلك التي فقدته بسبب إشعاع XUV لنجومها.

يوضح المؤلفون: “في هذه الدراسة، قمنا بالتحقق من صحة ثمانية كواكب خارجية باستخدام TESS، وقياس الضوء العابر الأرضي، والتصوير عالي الدقة، وأداة التحقق الإحصائي”. ويقول الباحثون إن هناك حاجة إلى قياسات كتلة أكثر دقة لفهمها بشكل أفضل، وأنه بالنسبة لثلاثة من الكواكب، يمكن إجراء هذه القياسات الأكثر دقة.

لا تقع بعض هذه الكواكب ضمن فجوة نصف القطر فحسب، بل إن اثنين منها يصلحان لمزيد من الدراسة الجوية باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي وأدواته القوية. كتب المؤلفون: “وجدنا أيضًا أن اثنين من الكواكب التي تم التحقق من صحتها، TOI-771b وTOI-4559b، قابلان للتحليل الطيفي للإرسال باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. عندما تم تصميم وبناء تلسكوب جيمس ويب الفضائي، كان العلماء يأملون أن يكون قادرًا على فحص الغلاف الجوي للأرض الفائقة. لا يوجد أي من هذه العوالم في نظامنا الشمسي، لذا فإن فك رموز أغلفتها الجوية يمكن أن يساعدنا في فهم مكان تناسب الكواكب الخارجية الفائقة مع سكان الكواكب الخارجية، وكيفية تطورها، وكيفية ارتباطها بفجوة نصف القطر وبالشاطئ الكوني.

قام الفريق بمحاكاة الأجواء للأرض الثمانية الفائقة بالإضافة إلى ما من المحتمل أن يراه تلسكوب جيمس ويب الفضائي عندما يفحص الغلاف الجوي. وكانت النتائج مثيرة للاهتمام، حيث أظهرت علامات وجود ثاني أكسيد الكربون والماء، والأكثر إثارة للاهتمام، غاز الميثان. قد يكون الميثان بمثابة بصمة حيوية، على الرغم من وجود قدر كبير من عدم اليقين. إن العثور عليه في الغلاف الجوي لأي كوكب خارج المجموعة الشمسية سيساعد العلماء على فهم وجوده بشكل أفضل، سواء كان بمثابة توقيع حيوي حقيقي أم لا.

وخلص البحث إلى أنه “ومع ذلك، هناك حاجة إلى عمليات رصد فعلية للكواكب تم التحقق من صحتها باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي لتأكيد تحليلنا لأطياف الإرسال”.