أعلن فريق دولي من الباحثين بقيادة تشارلز كاديو، طالب الدكتوراه في جامعة مونتريال وعضو معهد أبحاث الكواكب الخارجية (iREx)، عن اكتشاف (TOI-1452 b)، وهو كوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حول أحد النجمين الصغيرين في نظام ثنائي يقع في كوكبة دراكو على بُعد حوالي 100 سنة ضوئية من الأرض.

ويعد الكوكب الخارجي أكبر حجمًا وكتلة من الأرض بقليل، ويقع على مسافة من نجمه حيث درجة حرارته ليست ساخنة جدًا ولا باردة جدًا بالنسبة للمياه الموجودة على سطحه. يعتقد علماء الفلك أنه يمكن أن يكون “كوكب المحيط”، كوكب مغطى بالكامل بطبقة سميكة من الماء، على غرار بعض أقمار المشتري وزحل.

في مقال منشور في المجلة الفلكية، يصف كاديو وفريقه الملاحظات التي أوضحت طبيعة وخصائص هذا الكوكب الخارجي الفريد.

قال رينيه دويون، الأستاذ بجامعة مونتريال ومدير (iREx) ومرصد Observatoire du Mont-Mégantic (OMM): “أنا فخور جدًا بهذا الاكتشاف لأنه يظهر المستوى العالي لباحثينا وأدواتنا.  بفضل OMM، وهي أداة خاصة مصممة في مختبراتنا تسمى (SPIRou)، وطريقة تحليلية مبتكرة طورها فريق البحث لدينا، تمكنا من اكتشاف هذا الكوكب الخارجي الفريد من نوعه”.

كان التلسكوب الفضائي (TESS) التابع لوكالة ناسا، الذي يقوم بمسح السماء بأكملها بحثًا عن أنظمة كوكبية قريبة من كوكبنا، هو الذي وضع الباحثين على درب هذا الكوكب الخارجي. بناءً على إشارته، التي أظهرت انخفاضًا طفيفًا في السطوع كل 11 يومًا، توقع علماء الفلك كوكبًا أكبر بحوالي 70٪ من الأرض.

ينتمي تشارلز كاديو إلى مجموعة من علماء الفلك الذين يقومون بعمليات رصد متابعة أرضية للمرشحين الذين حددتهم (TESS) من أجل تأكيد نوع كوكبهم وخصائصه باستخدام (PESTO)، وهي كاميرا مثبتة على تلسكوب (OMM) طورها البروفيسور ديفيد لافرينيير من جامعة مونتريال وطالب الدكتوراه فرانسوا رينيه لاشابيل.

وأوضح كاديوكس: “لعب مرصد (OMM) دورًا مهمًا في تأكيد طبيعة هذه الإشارة وتقدير نصف قطر الكوكب. لم يكن هذا فحصًا روتينيًا، حيث كان علينا التأكد من أن الإشارة المكتشفة بواسطة تلسكوب (TESS) ناتجة بالفعل عن كوكب خارجي يدور حول TOI-1452، وهو أكبر نجمين في ذلك النظام الثنائي”.

إن النجم المضيف (TOI-1452) أصغر بكثير من شمسنا وهو واحد من نجمين لهما نفس الحجم في النظام الثنائي. يدور النجمان حول بعضهما البعض وتفصل بينهما مسافة صغيرة ( 97 وحدة فلكية )، أو حوالي مرتين ونصف المسافة بين الشمس وبلوتو – لدرجة أن تلسكوب (TESS) يراهما كنقطة ضوء واحدة، لكن دقة بيستو عالية بما يكفي للتمييز بين الجسمين، وأظهرت الصور أن الكوكب الخارجي يدور حول (TOI-1452)، وهو ما تم تأكيده من خلال الملاحظات اللاحقة من قبل فريق ياباني.

دقة العمل

ولتحديد كتلة الكوكب، راقب الباحثون النظام باستخدام (SPIRou)، وهو جهاز مثبت على تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي في هاواي. صُمم جزء كبير منه في كندا، وهو مثالي لدراسة النجوم منخفضة الكتلة مثل (TOI-1452) لأنه يعمل في طيف الأشعة تحت الحمراء، حيث تكون هذه النجوم أكثر سطوعًا. وحتى في ذلك الوقت، استغرق الأمر أكثر من 50 ساعة من المراقبة لتقدير كتلة الكوكب، والتي يعتقد أنها ما يقرب من خمسة أضعاف كتلة الأرض.

لعب الباحثان إتيان أرتيغاو ونيل كوك، اللذان يعملان أيضًا مع (iREx) في جامعة مونتريال، دورًا رئيسيًا في تحليل البيانات. طوروا طريقة تحليلية قوية قادرة على اكتشاف الكوكب في البيانات التي جُمعت باستخدام (SPIRou). أوضح أرتيغاو: “تسمح لنا طريقة LBL [خطًا بعد خط] بتنظيف البيانات المجموعة باستخدام (SPIRou) للعديد من إشارات الطفيليات والكشف عن التوقيع الضعيف للكواكب مثل تلك التي اكتشفها فريقنا”.

ويضم الفريق أيضًا باحثين من كيبيك فاربود جاهاندار وتوماس فاندال، وهما طالبان حاصلان على درجة الدكتوراه في جامعة مونتريال. قام جاهاندار بتحليل تكوين النجم المضيف، وهو أمر مفيد لتقييد البنية الداخلية للكوكب، بينما شارك فاندال في تحليل البيانات المجموعة باستخدام (SPIRou).

العالم المائي

من المحتمل أن يكون الكوكب الخارجي ( TOI-1452 b ) صخريًا مثل الأرض، لكن نصف قطره وكتلته وكثافته تشير إلى عالم مختلف تمامًا عن عالمنا. الأرض هي في الأساس كوكب جاف جدًا. على الرغم من أننا نسميه أحيانًا الكوكب الأزرق لأن حوالي 70٪ من سطحه مغطى بالمحيط، إلا أن الماء لا يشكل في الواقع سوى جزء ضئيل من كتلته – أقل من 1٪.

قد تكون المياه أكثر وفرة على بعض الكواكب الخارجية. في السنوات الأخيرة، حدد علماء الفلك نصف قطر وكتلة العديد من الكواكب الخارجية التي يتراوح حجمها بين الأرض ونبتون (حوالي 3.8 مرات أكبر من الأرض). بعض هذه الكواكب لها كثافة لا يمكن تفسيرها إلا إذا كان جزء كبير من كتلتها يتكون من مواد أخف وزنًا من تلك التي تشكل البنية الداخلية للأرض مثل الماء. وقد أطلق على هذه العوالم الافتراضية اسم “كواكب المحيطات”.

أوضح كاديو: ” إن نجم (TOI-1452 b) هو واحد من أفضل المرشحين لكوكب المحيط الذي وجدناه حتى الآن، حيث يشير نصف قطره وكتلته إلى كثافة أقل بكثير مما يتوقعه المرء لكوكب يتكون أساسًا من المعدن والصخور، مثل الأرض”.

ميخايلو بلوتنيكوف من جامعة تورنتو وديانا فالنسيا متخصصان في النمذجة الداخلية للكواكب الخارجية. يظهر تحليلهم لنجم (TOI-1452 b) أن الماء قد يشكل ما يصل إلى 30٪ من كتلته، وهي نسبة مماثلة لتلك الموجودة في بعض الأقمار الصناعية الطبيعية في نظامنا الشمسي، مثل أقمار المشتري غانيميد وكاليستو، وقمري زحل تيتان وإنسيلادوس.

كوكب خارج المجموعة الشمسية مثل( TOI-1452 b ) هو مرشح مثالي لمزيدٍ من المراقبة باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أو ويب باختصار.  إنه أحد الكواكب المعتدلة القليلة المعروفة التي تتميز بخصائص تتوافق مع كوكب المحيط.  إنه قريب بدرجة كافية من الأرض بحيث يمكن للباحثين أن يأملوا في دراسة غلافه الجوي واختبار هذه الفرضية.  ولحسن الحظ، فهي تقع في منطقة من السماء يستطيع التلسكوب مراقبتها على مدار السنة.

قال دويون الذي أشرف على مفهوم مكون جيمس ويب (NIRISS): “ستكون ملاحظاتنا باستخدام تلسكوب ويب ضرورية لفهم النجم بشكل أفضل، في أقرب وقت ممكن، سنخصص وقتًا على تلسكوب ويب لمراقبة هذا العالم الغريب والرائع”.

المصدر: https://phys.org

ترجمة: سارة عبد الستار محمد

تويتر: SaraSatar6

مراجعة وتدقيق:  زينب محمد