عثرت ناسا للتو على كوكب “مختبئ” في بيانات المركبة الفضائية TESS، وكل ذلك بفضل أينشتاين

تمتلك المركبة الفضائية TESS (القمر الصناعي العابر لمسح الكواكب الخارجية) التابعة لناسا طريقة جديدة لاكتشاف عوالم خارج النظام الشمسي. تعتمد هذه التقنية على ظاهرة قدمها أينشتاين في نظريته عن الجاذبية عام 1915، النسبية العامة، والتي تسمى عدسة الجاذبية الدقيقة.

ال كوكب خارجي في السؤال يسمى Gaia23bra ب. تم العثور على التلميحات الأولى لهذا الكوكب الخارجي في عام 2023 من قبل المتقاعدين الآن تلسكوب غايا الفضائي من خلال السطوع الطفيف للنجم الناتج عن حدث التعديس الميكروي.

تيس عادة ما يتم رصد الكواكب من خلال القطرة الصغيرة في الضوء الناتج من نجمها الأم أثناء عبورها أو عبورها لوجهها. تعتبر هذه التقنية أكثر فعالية بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة الكبيرة جدًا والتي تدور بالقرب من نجمها، لذلك على الأرجح لن تنجح مع Gaia23bra b، الذي تبلغ كتلته 1.6 مرة كتلة المشتري ولكنه يدور حول نجمه على مسافة مماثلة لمدار المشتري حول الشمس. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يكون لطريقة العبور التي يستخدمها TESS نصف قطر بحث يبلغ حوالي 150 سنة ضوئية. ومع ذلك، يدور Gaia23bra b حول نجم قزم برتقالي بنسبة 80 بالمائة تقريبًا حجم الشمس والتي تقع على بعد 40.000 سنة ضوئية. وبالتالي، لتأكيد وجود هذا العالم، كان على TESS أن يتعلم خدعة جديدة.

“عندما تم إطلاق TESS، لم يتوقع أحد أن يكون قادرًا على العثور على هذا النوع من الكواكب”، تقول عضوة الفريق ديانا دراجومير من جامعة نيو مكسيكو. قال في بيان. “يشير هذا الاكتشاف إلى أنه من المحتمل أن يكون هناك ما يسمى بالكواكب ذات العدسة الدقيقة مختبئة في بيانات TESS والتي لم نفكر سابقًا في البحث عنها.”

التعديس الميكروي والبحث عن الكواكب الخارجية

لفهم ماهية التعديس الميكروي، علينا أولاً أن نأخذ في الاعتبار ما تقوله النسبية العامة عن تأثير الأجسام ذات الكتلة على الفضاء نفسه. تتسبب الكتلة في تشوه نسيج المكان والزمان، المتحدين كزمكان رباعي الأبعاد. الجاذبية تنشأ من هذا الانحناء. كلما زادت الكتلة، زاد الالتواء وبالتالي زادت قوة الجاذبية.

هذا هو الجزء الرائع: ينتقل الضوء عادة في خط مستقيم، ولكن عندما يكون نسيج الزمكان منحنيًا، فإنه يجب أن يتبع هذا المسار. لذلك عندما يمر الضوء من جسم في الخلفية بجسم في المقدمة، ينحني الضوء حوله. وكلما كبرت الكتلة واقترب الضوء من تلك الكتلة، كلما كان مساره منحنيًا أكثر. وهذا يعني أن الضوء من نفس المصدر يمكن أن يصل إلى تلسكوباتنا في أوقات مختلفة. يؤدي هذا إلى تضخيم مصدر الخلفية.

هذه الظاهرة عدسة الجاذبية تم استخدامه بشكل كبير لدراسة المجرات القديمة التي عادة ما تكون بعيدة جدًا وباهتة بحيث لا يمكن رؤيتها عندما يتم تسليط الضوء عليها بواسطة الجاذبية بواسطة مجموعات المجرات الأمامية.

من الواضح أن الكواكب لديها كتلة أقل بكثير من مجموعات المجرات، لكنها لا تزال قادرة على التسبب في تأثير عدسة الجاذبية الطفيف. هذا هو العدسات الدقيقة، ويمكن استخدامه لاصطياد الكواكب.

من حولها 6000 كوكب خارجي معروف، تم اكتشاف حوالي 5 بالمائة فقط حتى الآن باستخدام التعديس الميكروي. هذا بالمقارنة مع حوالي 75% تم العثور عليها باستخدام طريقة النقل التي تعتمد عليها TESS عادةً.

تم التلميح إلى Gaia23bra b لأول مرة عندما كان بمثابة عدسة جاذبية، تمر بين الأرض ونجم في الخلفية، مما تسبب في سطوع طفيف جدًا لذلك النجم. الشيء المثير في نجاح TESS في استخدام التعديس الميكروي هو أن هذا يوفر تقنية تكميلية لاكتشاف الكواكب الخارجية قادرة على اكتشاف الكواكب التي قد لا تتمكن طريقة العبور من اكتشافها.

وقال عضو الفريق مالوري هاريس من جامعة نيو مكسيكو: “من خلال التعديس الميكروي، يمكننا العثور على كواكب أصغر ذات مسافات مدارية أكبر، بما في ذلك عوالم تقع في المنطقة الصالحة للسكن لنجمها وحتى أبعد منها”. “تحدث أحداث التعديس الميكروي مرة واحدة، ثم تختفي، ولا تتكرر. أحب أن أمزح قائلًا إننا على الأرجح سنجد أول تناظري للأرض باستخدام التعديس الميكروي، ثم نلوح به أثناء مروره لأننا لن نراه مرة أخرى أبدًا.

وإذا عذرتم التورية، فإن المستقبل مشرق بالنسبة للعدسة الدقيقة. وذلك لأنها إحدى التقنيات التي سيستخدمها مشروع ناسا القادم، وهو تلسكوب نانسي جريس الروماني، سوف تستخدم.

سوف الروماني تنظف جدا قلب مجرة ​​درب التبانة حيث تتجمع النجوم معًا بإحكام، وتطارد أحداث التعديس الميكروي التي ينبغي أن تكون شائعة في مثل هذه المنطقة النجمية الكثيفة. ويتوقع علماء ناسا أن يؤدي هذا إلى اكتشاف الرومان لحوالي 1000 كوكب خارجي ذو عدسة ميكروية، بالإضافة إلى ما يقدر بـ 100000 كوكب عابر من المتوقع أن يكتشفها.

وقال عضو الفريق مايكل فوسنو من جامعة تكساس للتكنولوجيا: “هذا يشبه إلى حد ما معاينة للتلسكوب الفضائي نانسي جريس رومان الفضائي التابع لناسا. إن مفتاح مسح التعديس الميكروي الذي أجراه رومان هو تغطيته الزمنية الكثيفة التي تستهدف انتفاخ المجرة”. “توفر مهمة TESS بشكل فريد هذه الملاحظات السريعة للنجوم في أجزاء أخرى من المجرة، ويفتح الاقتران بين الاثنين آفاقًا لفهم تكوين الكواكب في مجموعة متنوعة من النجوم.

“بما أن التعديس الميكروي يجد كواكب تشبه النظام الشمسي، فإن هذا يوفر فرصة جديدة لفهم كيفية اختلاف أنظمة الكواكب مثل نظامنا في مناطق مختلفة من المجرة.”

تم نشر بحث الفريق في 1 يوليو في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.