باحثون يكتشفون "أكثر الكواكب خفة على الإطلاق"

اكتشف العلماء كوكبا غازيا عملاقا بكثافة "حلوى الخطمي" أو "المارشميلو"، يدور حول نجم قزم أحمر بارد يقع على بعد 580 سنة ضوئية من الأرض.

باحثون يكتشفون "أكثر الكواكب خفة على الإطلاق"

فالكوكب الخارجي الشبيه بالمشتري، الواقع في كوكبة ممسك الأعنة (Auriga the Charioteer)،  والذي اطلق عليه اسم TOI-3757 b، هو الأكثر رقة على الإطلاق في الكويكبات التي لوحظت تدور حول قزم أحمر.
ويبلغ قطر الكوكب الخارجي 150 ألف كيلومتر، ما يجعله أكبر بقليل من كوكب المشتري، ويدور حول نجمه المضيف مرة كل 3.5 أيام أرضية.

وقام فريق البحث بحساب متوسط ​​كثافة TOI-3757 b ليجد أنه 0.27غ لكل مكعب، وهو ما يعادل ربع كثافة الماء، وسوف يطفو إذا تم وضعه في حوض استحمام كبير بما يكفي لاستيعابه.

والنجوم القزمة الحمراء هي أصغر أنواع النجوم ذات التسلسل الرئيسي والأكثر خفوتا، والتي ما تزال تحول الهيدروجين إلى هيليوم في نواتها من خلال الاندماج النووي، بمعدل ثابت.

ورغم أن هذه النجوم أكثر برودة مقارنة بالشمس، إلا أن من المعروف أنها نشطة للغاية وتطلق توهجات قوية يمكنها تجريد أي كوكب يدور حولها من غلافه الجوي.

وقال شوبهام كانوديا، المؤلف الرئيسي للدراسة، وعالم الفلك في معهد كارنيجي بواشنطن العاصمة، في بيان صادر عن مختبر NOIRLab، التابع لمؤسسة العلوم الوطنية: "يُعتقد تقليديا أن الكواكب العملاقة حول النجوم القزمة الحمراء يصعب تكوينها. وحتى الآن، لم يتم النظر إلى هذا إلا من خلال عينات صغيرة من استطلاعات دوبلر، والتي وجدت، عادة، كواكب عملاقة بعيدة عن هذه النجوم القزمة الحمراء. وإلى غاية الآن، لم يكن لدينا عينة كبيرة بما يكفي من الكواكب للعثور على كواكب غاز قريبة بطريقة قوية".
وما تزال بعض الألغاز تحيط بـ TOI-3757 b، سيتعين على العلماء حلها - وأكبرها كيف يمكن أن يكون الكوكب قد تشكل، خاصة مع كثافته المنخفضة.

ويعتقد كانوديا وزملاؤه أنهم قد يكونون قادرين على شرح كيفية تشكل عملاق غازي منخفض الكثافة في مثل هذه الظروف القاسية وغير المواتية. ويقترحون أن الكثافة المنخفضة لـ TOI-3757 b ناتجة عن عاملين رئيسيين.

يتعلق العامل الأول بكيفية بدء الكوكب الغازي العملاق تكوينه، مع نوى صخرية ضخمة تبلغ نحو 10 أضعاف كتلة الأرض، وتسحب بسرعة كميات كبيرة من الغاز المحيط لتصبح عوالم شبيهة بالمشتري.

ويعتقد الفريق أن الوفرة المنخفضة من العناصر الثقيلة في النجم القزم الأحمر الذي يدور حوله TOI-3757 b تعني أن اللب الصخري لهذا الكوكب الخارجي ربما يكون قد تشكل بشكل أبطأ.

وكان هذا من شأنه أن يؤخر تراكم الغاز في اللب الصخري مع تأثير على الكثافة الإجمالية لـ TOI-3757 b بعد التكوين (خفض كثافته).

ويعتقد علماء الفلك أن العامل الثاني يتمثل في أن مدار TOI-3757 b بيضاوي الشكل قليلا، مثل الدائرة المسطحة، لذلك هناك أوقات يكون فيها أقرب إلى نجمه القزم الأحمر. وتؤدي هذه الأساليب الأقرب إلى تسخين مفرط للكوكب ما يؤدي إلى انتفاخ غلافه الجوي.

وتقول جيسيكا ليبي روبرتس، باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة ولاية بنسلفانيا: "يمكن أن تساعد الملاحظات المستقبلية المحتملة للغلاف الجوي لهذا الكوكب باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد التابع لناسا على تسليط الضوء على طبيعته المنتفخة". 

تعتزم وكالة الفضاء اليابانية إطلاق مهمتها DESTINY + إلى كويكب "فايثون"، القريب من الأرض، في عام 2024، بهدف الوصول إلى الصخرة الفضائية في عام 2028.

ولتحقيق هذه المهمة، تمت دراسة هذا الكويكب "الخطير" بشكل مكثف. وحقق العلماء مؤخرا اكتشافا مثيرا حول "فايثون" (Phaethon)، يتمثل في تسارع دورانه.

ومن النادر أن يتغير دوران الكويكب، ويعد "فايثون" الكويكب الحادي عشر المعروف، الذي يظهر تغيرا في فترة دورانه.

وباستخدام البيانات والملاحظات من عام 1989 حتى عام 2021، أنشأ شون مارشال، عالم الكواكب في مرصد أريسيبو في بورتوريكو، نموذجا لتحديد شكل "فايثون" استعدادا لمهمة DESTINY +.

ووجد مارشال أن التنبؤات من النموذج الذي أجراه لا تتطابق مع البيانات، حيث أن الأوقات التي كان فيها النموذج أكثر سطوعا، كانت غير متزامنة مع الأوقات التي لوحظ فيها بالفعل أن "فايثون" كان أكثر سطوعا.

وتابع: "أدركت أن هذا يمكن تفسيره من خلال تغيير فترة دوران فايثون قليلا في وقت ما قبل ملاحظات عام 2021".

وقرر مارشال أن النموذج الذي يناسب البيانات بشكل أفضل يتضمن تسارعا ثابتا للدوران. بعبارة أخرى، يتضمن الانخفاض المنتظم في فترة دوران "فايثون" البالغة 4 مللي ثانية في السنة.

وقال مارشال: "هذه أخبار جيدة لفريق DESTINY +، لأن التغيير المستمر يعني أن اتجاه فايثون في وقت تحليق المركبة الفضائية يمكن التنبؤ به بدقة، لذا سيعرفون المناطق التي ستضيئها الشمس".

وما يزال العلماء يتعلمون عن "فايثون"، وستكشف مهمة DESTINY + بالتأكيد المزيد.

ويشار إلى أن "فايثون" كبير بما يكفي، وقريب بدرجة كافية من الأرض، لتتم تسميته "كويكبا يحتمل أن يكون خطيرا"، رغم أنه في الواقع لا يشكل تهديدا مباشرا لكوكبنا.

ورغم أنه لا يشكل حاليا أي خطر على الأرض، إلا أن أي قدر ضئيل من التغير في مسار الكويكب، البالغ عرضه نحو 5.8 كم (3.6 ميل)، قد يجعله قريبا بدرجة كافية من حدوث تغيير كاف في مداره، الذي يستغرق 524 يوما، ما قد يدفع العلماء إلى إعادة التفكير في مخاوفهم بشأنه.