قد تولد الكواكب الغريبة الكبيرة في حالة من الفوضى، هذا ما اكتشفه صائد الكواكب الخارجية المتقاعد من وكالة ناسا
قد تولد الكواكب الغريبة الكبيرة في حالة من الفوضى، هذا ما اكتشفه صائد الكواكب الخارجية المتقاعد من وكالة ناسا
استخدم العلماء بيانات من تلسكوب "كيبلر" الفضائي التابع لناسا، والمُتقاعد عن العمل، لاكتشاف أن العوالم الصغيرة والكبيرة لها نشأة مختلفة تمامًا. ووجد الفريق أن الكواكب الأكبر حجمًا في مدارات غير دائرية من المرجح أن تكون قد نشأت في أنظمة رئيسية أكثر اضطرابًا.
للوصول إلى هذا الاستنتاج، درس الفريق مدارات آلاف الكواكب الخارجية، أو ما يُعرف بالكواكب الخارجية. قام الفريق، المكون من باحثين من جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس (UCLA)، بقياس مدارات كواكب خارجية تتراوح كتلتها بين كتلة المشتري وكتلة المريخ.
كُشف أن الكواكب الأصغر حجمًا تميل إلى مدارات شبه دائرية، بينما الكواكب العملاقة الأكبر حجمًا لها مدارات مسطحة أو إهليلجية. كان من الممكن أن يُمثل هذا الاكتشاف اكتشافًا مهمًا بمعزل عن غيره، ولكن بما أن العلماء يستطيعون معرفة الكثير عن الكوكب من مداره، فإن هذا الاكتشاف يكشف أيضًا عن معلومات حول كيفية تشكل الكواكب ذات الأحجام المختلفة.
وقال في بيان:
الكواكب الكبيرة غريبة الأطوار لها تنشئة فوضوية
خلال فترة تشغيله بين عامي 2009 و2018، قام كيبلر بمراقبة حوالي 150 ألف نجم، باحثًا عن الانخفاضات الصغيرة في الضوء التي تحدث عندما يعبر كوكب، أو "يعبر"، وجه نجمه، كما يُرى من منظورنا في الكون.
باستخدام هذه التقنية، وجمع منحنيات الضوء من هذه النجوم، اكتشف كيبلر آلاف الكواكب الخارجية. لجأ فريق جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، إلى 1600 من هذه المنحنيات الضوئية لاستخلاص معلومات حول مدارات كواكب معينة. تطلبت هذه العملية عناية فائقة، وتطوير مجموعة أدوات تصور مخصصة، وفحصًا يدويًا لكل منحنى ضوئي من قِبل بايج إنتريكا، طالبة جامعية في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس.
قال إريك بيتيغورا، عضو الفريق وأستاذ الفيزياء والفلك بجامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس: "لو كانت النجوم تتصرف كمصابيح كهربائية مملة، لكان هذا المشروع أسهل بعشر مرات. لكن الحقيقة هي أن لكل نجم ومجموعة كواكبه خصائصه الخاصة، ولم نثق بنتائجنا إلا بعد أن تمكنا من رصد كل منحنى من منحنيات الضوء هذه".
وقد كشف هذا التحليل الدقيق عن الانقسام بين الكواكب ذات المدارات الدائرية وتلك ذات المدارات الأكثر انحرافا.
ويبدو أن هناك وفرة من الكواكب الصغيرة فوق الكواكب الكبيرة، وميلاً لتشكل الكواكب العملاقة حول النجوم الغنية بالعناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم، مثل الأكسجين والكربون والحديد، والتي يطلق عليها علماء الفلك بشكل جماعي اسم "المعادن".
أوضح جيلبرت قائلاً: "الكواكب الصغيرة شائعة، بينما الكواكب الكبيرة نادرة. تحتاج الكواكب الكبيرة إلى نجوم غنية بالمعادن لتتشكل، بينما لا تحتاج الكواكب الصغيرة إلى ذلك". وأضاف: "الكواكب الصغيرة لها انحرافات مدارية منخفضة، بينما الكواكب الكبيرة لها انحرافات مدارية كبيرة".
وأشار رؤية الارتباط بين انحراف مدارات الكواكب ووفرة المعادن للفريق إلى وجود مسارين لتكوين الكواكب، أحدهما يتبعه الكواكب الكبيرة والآخر يتبعه الكواكب الصغيرة.
قال جيلبرت: "إن رؤية تحول في انحرافات المدارات عند هذه النقطة نفسها تُخبرنا أن هناك اختلافًا كبيرًا في كيفية تشكل هذه الكواكب العملاقة مقارنةً بكيفية تشكل الكواكب الصغيرة مثل الأرض". وأضاف: "هذا هو الاكتشاف الرئيسي الذي توصلت إليه هذه الورقة البحثية".
يفترض العلماء حاليًا أن الكواكب تولد في سحب غازية وغبارية على شكل دونات تُسمى "أقراصًا كوكبية أولية". تحيط هذه الأقراص الكوكبية الأولية بالنجوم الوليدة، وتؤدي إلى نشوء عوالم عندما تلتقي شظايا أكبر داخل الأقراص وتندمج.
يمكن أن تؤدي هذه العملية إلى تكوين كوكب أرضي بحجم وكتلة الأرض – ولكن إذا تشكلت نواة كوكبية كبيرة تبلغ كتلتها حوالي 10 أضعاف كتلة كوكبنا، فيمكنها تجميع الغاز، مما يؤدي إلى إنشاء كوكب غازي عملاق مثل المشتري أو زحل.
يُعتقد أن الكواكب الأكبر حجمًا من نبتون نادرة نسبيًا، إذ يتطلب الأمر "تراكمًا هائلًا للكتلة" لتراكم كميات هائلة من الغاز. ويحدث هذا بشكل أكثر تكرارًا حول النجوم الغنية بالمعادن.
يُرجّح العلماء أن الكواكب الكبيرة ذات المدارات اللامركزية قد تشهد عمليات تشكّل أكثر فوضويةً عند تفاعلها جاذبيًا مع الكواكب الشقيقة لتجد نفسها في مدارات غير دائرية. تُحرّك هذه الكواكب أنظمتها الكوكبية، مُسببةً المزيد من الاضطرابات. وينتج عن ذلك تصادمات واندماجات بين كواكب أكبر من الأرض، مما يُؤدي إلى نشوء كواكب أكبر.
قصص ذات صلة:
قال بيتيغورا: "إنه لأمرٌ مُلفتٌ ما استطعنا معرفته عن مدارات الكواكب حول النجوم الأخرى باستخدام تلسكوب كيبلر الفضائي". وأضاف: "سُمي التلسكوب تيمنًا بيوهانس كيبلر، الذي كان، قبل أربعة قرون، أول عالم يُدرك أن الكواكب في نظامنا الشمسي تدور في مدارات إهليلجية قليلاً بدلاً من مدارات دائرية. شكّل اكتشافه لحظةً مهمةً في تاريخ البشرية، إذ أظهر أن الشمس، وليس الأرض، هي مركز النظام الشمسي.
"أنا متأكد من أن كيبلر، الرجل، سوف يسعد عندما يعلم أن التلسكوب الذي سمي باسمه قام بقياس الأشكال الدقيقة لمدارات الكواكب بحجم الأرض حول النجوم الأخرى."
نُشر بحث الفريق في 13 مارس/آذار في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.
