تخلى كوكب خارج المجموعة الشمسية، وهو كوكب المشتري، عن الحياة الانفرادية النموذجية التي تعيشها العوالم المشابهة عادةً، لصالح الرفقة مع كوكب آخر – والآن، يعتقد علماء الفلك أنهم يعرفون السبب.
حار كوكب المشتريهي عمالقة الغاز أن المدار قريب جدًا من نجمهم. ومع ذلك، فهي لا تتشكل بهذا القدر من القرب، بل يتم تجميعها على مسافة أبعد قبل أن تهاجر إلى الداخل. عندما يقومون بهذه الرحلة، عادةً ما يقومون بطرد أي كواكب أخرى في طريقهم، ولكن يبدو أن كوكب المشتري الساخن TOI-1130c قد تمسك بكوكب أصغر كرفيق في السفر. يبدو أن الاثنين قد هاجرا نحوهما نجم معاً.
قال هوانغ في مقابلة: “كان هذا نظامًا فريدًا من نوعه”. إفادة. “إن كواكب المشتري الحارة “وحيدة”، مما يعني أنها لا تملك كواكب مرافقة داخل مداراتها. إنها ضخمة جدًا وجاذبيتها قوية جدًا، بحيث أن كل ما هو موجود داخل مدارها يتناثر بعيدًا. ولكن بطريقة ما، مع كوكب المشتري الحار هذا، نجا رفيق داخلي، وهذا يثير تساؤلات حول كيفية تشكل مثل هذا النظام”.
الآن، يعتقد فريق دولي من علماء الفلك بقيادة ساوجاتا بارات من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بما في ذلك هوانغ، أنهم وجدوا الإجابة عن طريق جلب تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) للتأثير على رفيق كوكب المشتري الساخن، وهو كوكب مصغرنبتون نوع العالم يبلغ قطره ثلاثة أضعاف ونصف أرض وفهرستها باسم TOI-1130b. ومن خلال مراقبة النظام عندما كان كوكب نبتون الصغير يعبر نجمه، تمكنوا من البحث عن المكان الذي كان يمتص فيه الغلاف الجوي للكوكب ضوء النجم. وأخبرتهم الأطوال الموجية للضوء التي تم امتصاصها أن الكوكب يتمتع بغلاف جوي “ثقيل” مليء ببخار الماء وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وعلامات غاز الميثان. وفي هذا السياق، تعني كلمة “ثقيل” أثقل من الهيدروجين والهيليوم، وهي عناصر من المتوقع أن تهيمن على الغلاف الجوي إذا تشكل نبتون الصغير بالقرب من نجمه.
وبدلاً من ذلك، لا بد أن نبتون الصغير والمشتري الحار قد تشكلا خلف خط الثلج – الذي يُطلق عليه أحيانًا “خط الصقيع” – وهو المسافة في القرص الكوكبي الأولي الذي ورث الكواكب حيث كانت درجات الحرارة باردة بما يكفي ليتحول الماء إلى جليد بدلاً من سائل أو بخار.
وقال بارات: “هذه هي المرة الأولى التي نلاحظ فيها الغلاف الجوي لكوكب يقع داخل مدار كوكب المشتري الساخن”. “يخبرنا هذا القياس أن كوكب نبتون الصغير قد تشكل بالفعل خارج “خط الصقيع”.”
لقد نجا كوكب نبتون الصغير بدلاً من أن يبتعد عن طريق كوكب المشتري الحار لأن الاثنين كانا يمسكان بأيديهما بشكل مجازي أثناء هجرتهما معًا، قبل أن يستقروا أخيرًا في مداراتهم الحالية حيث يرتكزون على رنين الجاذبية بينهما.
في مداراته الحالية، يدور TOI-1130b حول نجمه كل أربعة أيام على مسافة 4.2 مليون ميل (6.8 مليون كيلومتر أو 0.0453). الوحدات الفلكية، AU) وبدرجة حرارة 1025 درجة فهرنهايت (550 درجة مئوية). وفي الوقت نفسه، يدور الكوكب TOI-1130c كل ثمانية أيام على مسافة 6.8 مليون ميل (10.9 مليون كيلومتر أو 0.0731 وحدة فلكية)، وهي مسافة قريبة بما يكفي للوصول إلى درجة حرارة 930 درجة فهرنهايت (500 درجة مئوية). بمعنى آخر، الكواكب في حالة رنين 2:1، حيث يدور كوكب نبتون الصغير مرتين في كل مدار حول كوكب المشتري الساخن.
ومع ذلك، فإن روابط الجاذبية بين الكوكبين شكلت أيضًا تحديًا لفريق بارات لمراقبتها باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
نظرًا لأن العالمين يجذبان بعضهما البعض بسبب الجاذبية، ويسحبان بعضهما البعض أو يعيقان بعضهما البعض في نقاط مختلفة في مداراتهما، فإن ذلك يؤدي إلى اختلافات في توقيت العبور، أو TTVs – وهي تناقضات في الوقت المتوقع لعبور نجمهما. مع مرور الوقت في تلسكوب جيمس ويب الفضائي المرغوب بشدة، لن يحصل فريق بارات إلا على فرصة واحدة لمراقبة الكواكب، وإذا أخطأوا في الحساب ولاحظوا في الوقت الخطأ، فسوف يفوتهم ذلك.
وقال بارات: “لقد كان توقعًا صعبًا وكان علينا أن نكون في مكانه”.
ولتحقيق ذلك، طورت جوديث كورث من جامعة لوند في السويد نموذجًا يعتمد على الملاحظات السابقة للنظام، للتنبؤ بموعد عبور كل كوكب. نجح النموذج بشكل رائع، حيث لم تفسر ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي نظام TOI-1130 فحسب، بل ربما توضح جميع كواكب نبتون الصغيرة التي تم العثور عليها بالقرب من نجمها.
“يمثل هذا النظام واحدًا من أندر البنى التي اكتشفها علماء الفلك على الإطلاق”، لخص بارات. “توفر ملاحظات TOI-1130b التلميح الأول إلى أن مثل هذه الكواكب الصغيرة من نبتون التي تتشكل خارج خطوط الماء/الجليد موجودة بالفعل في الطبيعة.”
تم نشر النتائج في 5 مايو رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
المصدر الأصلي: www.space.com
