حدد باحثون، من بينهم فريق من جامعة تل أبيب، تغيرات دورية في نشاط النجم GJ 436 تتوافق مع تأثير كوكب قريب. وباستخدام نماذج، قدروا أن GJ 436 b يمتلك مجالًا مغناطيسيًا يتراوح بين 6 و110 غاوس، إلا أن هذا اكتشاف غير مباشر ويعتمد على افتراضات النموذج.
توصل فريق دولي من علماء الفلك، بمن فيهم باحثون من جامعة تل أبيب، إلى أقوى دليل حتى الآن على أن كوكبًا خارج النظام الشمسي له مجال مغناطيسي يؤثر بشكل مباشر على النجم الذي يدور حوله.
درس الباحثون النظام النجمي GJ 436، الذي يقع على بعد حوالي 32 سنة ضوئية. يدور حول النجم قزم أحمر صغير وبارد، يدور بدوره حول الكوكب GJ 436 b، وهو كوكب ذو حجم وكتلة مماثلة لكوكب نبتون، ويدور حول النجم مرة كل 2.64 يوم.
باستخدام رصد طيفي جُمع على مدى 18 عامًا تقريبًا، وجد الباحثون تغيرات دورية في النشاط المغناطيسي للنجم. ويرتبط توقيت هذه التغيرات بكل من مدار الكوكب ودوران النجم حول محوره. ويفسر الباحثون هذه الإشارة على أنها تفاعل مغناطيسي ينقل فيه الكوكب الطاقة إلى الغلاف الجوي العلوي للنجم. ([arXiv][1])
قاد البحث معهد الفيزياء الفلكية في الأندلس بإسبانيا. وضم الفريق الإسرائيلي البروفيسور شاي زوكر من كلية الفيزياء وعلم الفلك وقسم الجيوفيزياء في جامعة تل أبيب، وطالب الدراسات العليا أبراهام بينينفيلد.
كيف يمكنك اكتشاف مجال مغناطيسي غير مرئي؟
لا يصدر المجال المغناطيسي لكوكب بعيد عادةً ضوءًا يمكن تصويره مباشرة، لذلك بحث الباحثون عن تأثيره على بيئته.
يمكن لكوكب يدور حول نجمه المضيف في مدار قريب جدًا أن يتحرك ضمن منطقة لا يزال فيها المجال المغناطيسي للنجم مهيمنًا. وإذا كان للكوكب مجاله المغناطيسي الخاص، فقد تتصل المجالات وتتشابك، ناقلةً الطاقة على طول خطوط المجال إلى النجم.
قد تُسخّن الطاقة المنقولة منطقةً محددةً من الغلاف اللوني - إحدى الطبقات العليا من غلاف النجم الجوي - مما يؤدي إلى انبعاث ضوء أكثر قليلاً عند أطوال موجية معينة. من حيث المبدأ، تُشبه هذه العملية كيفية تكوين الجسيمات المشحونة للشفق القطبي على الأرض، ولكن هنا تنتقل الطاقة من الكوكب إلى النجم.
بحث الباحثون عن تغيرات في خطوط طيف الكالسيوم، التي تُستخدم كمؤشرات على النشاط الكروموسفيري للنجوم. أُجريت عمليات الرصد باستخدام، من بين أدوات أخرى، مطياف HARPS في تلسكوب المرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي، ومطياف CARMENES في مرصد كالار ألتو في إسبانيا. ([arXiv][1])
ووفقًا للبروفيسور زوكر، "لقد تمكنا من تحديد التغيرات الدورية في انبعاث الضوء من النجم GJ 436، والتي تحدث بالتنسيق مع مدار الكوكب GJ 436 b. وهذا هو الدليل الأكثر إقناعًا الذي تم الحصول عليه حتى الآن على أن كوكبًا خارج النظام الشمسي يمكن أن يؤثر بشكل مباشر على النشاط المغناطيسي لنجمه المضيف."
إشارة تعود مرة كل ثماني سنوات
لم يظهر هذا التأثير بشكل مستمر في جميع الملاحظات. فقد حدده الباحثون في ثلاث فترات – في أعوام 2008 و2016 و2024 – بفارق حوالي ثماني سنوات.
تتوافق هذه الدورة تقريبًا مع دورة النشاط المغناطيسي للنجم GJ 436. على غرار الشمس، التي يرتفع نشاطها وينخفض بشكل دوري، تتغير قوة وبنية المجال المغناطيسي للنجم بمرور الوقت.
يتكهن الباحثون بأن التفاعل مع الكوكب يصبح أقوى، أو على الأقل أسهل رصدًا، في مراحل معينة من دورة النجم. فخلال ذروة النشاط، قد تحجب العديد من المناطق النشطة الإشارة، بينما خلال فترات انخفاض النشاط، قد يكون المجال ضعيفًا جدًا بحيث لا يُنتج إشارة قابلة للقياس. وقد توفر المراحل المتوسطة الظروف الأكثر ملاءمة للرصد. ([arXiv][1])
وجدت الدراسة فترتين تبلغ مدة كل منهما حوالي 2.81 و2.46 يومًا. وهما لا تتطابقان تمامًا مع فترة دوران الكوكب حول نجمه، بل تنتجان عن مزيج من حركة الكوكب ودوران النجم وميل مدار النظام الشديد.
قوة المجال 6-110 غاوس
باستخدام نموذج هندسي ونماذج لنقل الطاقة بين نجم وكوكب، قدر الباحثون أن قوة المجال المغناطيسي لـ GJ 436 b تتراوح بين 6 و 110 غاوس.
هذا نطاق واسع للغاية، لأن التقدير يعتمد على عدة افتراضات: قوة مجال النجم، وبنية رياح النجم، وحجم الغلاف المغناطيسي للكوكب، ومعدل الطاقة المنبعثة في خطوط الكالسيوم التي قاسها الباحثون.
النموذج الذي استطاع تفسير قوة الإشارة هو نموذج يربط خطوط المجال المغناطيسي الكوكب بالنجم، ناقلاً الطاقة إلى منطقة نشطة على سطحه. وبناءً على الافتراضات المختارة، قد يكون مجال GJ 436 b أقوى من مجال المشتري بعدة مرات أو حتى عشرات المرات. ([arXiv][1])
مع ذلك، لا يُعدّ هذا قياسًا مباشرًا باستخدام مسبار أو جهاز موجود بالقرب من الكوكب. فقد استُنتجت شدة المجال من الضوء المنبعث من النجم ومن نماذج تصف التفاعل بينهما. وسيتطلب الأمر إجراء المزيد من الملاحظات في أنظمة أخرى لاختبار مدى موثوقية هذه الطريقة وعموميتها.
لماذا تعتبر المجالات المغناطيسية مهمة؟
يمكن للمجال المغناطيسي أن يؤثر على قدرة الكوكب على الحفاظ على غلافه الجوي. فهو قادر على تغيير مسار بعض الجسيمات المشحونة في رياح النجم، وتغيير معدل تسرب الغاز إلى الفضاء.
على الأرض، يساعد المجال المغناطيسي في حماية الغلاف الجوي والسطح من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس. فقد المريخ معظم مجاله المغناطيسي العالمي منذ مليارات السنين، وكان غياب الحماية أحد العوامل التي ساهمت في استنزاف الغلاف الجوي وفقدان الماء.
مع ذلك، لا يُعدّ المجال المغناطيسي شرطًا كافيًا للحياة، وقد لا يكون شرطًا ضروريًا لأي نوع من أنواع الكواكب. كما يعتمد تأثيره على قوة رياح النجم، وتركيب الغلاف الجوي، والجاذبية، والنشاط الجيولوجي للكوكب.
لا يُعدّ النجم GJ 436 b مرشحًا محتملاً لوجود حياة شبيهة بالحياة على الأرض. فهو يدور حول نجمه في مدار قريب جدًا، وغلافه الجوي حار، ويتسرب جزء منه إلى الفضاء، مُشكّلاً سحابة هيدروجينية ضخمة تُشبه ذيل المذنب. تكمن أهميته في أنه يُتيح لنا اختبار طريقة جديدة لدراسة المجالات المغناطيسية من عوالم بعيدة.
أداة جديدة لدراسة التركيب الداخلي للكواكب
يمكن للمجال المغناطيسي أن يوفر معلومات ليس فقط عن الغلاف الجوي، بل أيضاً عن باطن الكوكب. على الأرض والكواكب العملاقة، تتولد المجالات نتيجة حركة المواد الموصلة في أعماق باطن الكوكب - وهي عملية تُعرف باسم الدينامو.
قد يساعد قياس قوة وبنية المجال في فهم التركيب الداخلي للكوكب، وسرعة دورانه، وتدفق الحرارة داخله.
"حتى الآن، المجالات المغناطيسية لـ الكواكب خارج النظام الشمسي يختتم البروفيسور زوكر قائلاً: "كنا شبه مستحيلين في القياس. لقد تمكنا من إثبات إمكانية "رؤية" البصمة المغناطيسية لكوكب ما من خلال تأثيره على نجمه المضيف. هذا تقدم قد يوفر في المستقبل أداة جديدة لدراسة العوالم البعيدة وفهمًا أفضل للظروف اللازمة للحفاظ على الغلاف الجوي، وربما حتى لنشوء الحياة."
لا تغلق الدراسة النقاش حول المجال المغناطيسي لـ GJ 436 b، لكنها تقدم طريقة جديدة لقياس سمة كانت شبه مستحيلة الوصول إليها حتى الآن: ليس من خلال مراقبة الكوكب نفسه، ولكن من خلال التغييرات التي يتركها في ضوء النجوم.
שאלות ותשובות
هل قام الباحثون بقياس المجال المغناطيسي بشكل مباشر؟
لا. تم استنتاج المجال بشكل غير مباشر من التغيرات الدورية في نشاط النجم المضيف ومن نماذج التفاعل المغناطيسي بين النجم والكوكب.
ما هو GJ 436 b؟
هو كوكب بحجم نبتون تقريباً، يدور حول نجم قزم أحمر يبعد حوالي 32 سنة ضوئية عن الأرض. ويكمل دورة واحدة حول النجم في حوالي 2.64 يوم.
ما هي قوة مجالها المغناطيسي؟
وفقًا للنماذج الواردة في الدراسة، تتراوح شدة المجال بين 6 و110 غاوس. هذا النطاق واسع لأنه يعتمد على افتراضات حول مجال النجم وكمية الطاقة المنقولة بينهما.
كيف يؤثر الكوكب على النجم؟
قد تتحد المجالات المغناطيسية للكوكب والنجم وتنقل الطاقة إلى الغلاف اللوني للنجم، مما يتسبب في تغيير صغير ولكنه قابل للقياس في انبعاث الضوء في خطوط طيفية معينة.
لماذا لم تظهر الرسالة إلا في أعوام 2008 و2016 و2024؟
تفصل بين هذه الفترات حوالي ثماني سنوات، على غرار دورة النشاط المغناطيسي للنجم. ومن المحتمل أن يكون التفاعل قابلاً للكشف فقط خلال مراحل معينة من الدورة.
هل يمكن أن يدعم كوكب GJ 436 b الحياة؟
ربما لا توجد فيه حياة كما نعرفها. إنه عالم شديد الحرارة قريب من نجمه، وله غلاف جوي يتسرب إلى الفضاء. تكمن أهميته بشكل أساسي في كونه وسيلة لدراسة المجالات المغناطيسية على الكواكب الخارجية.
لماذا يُعد المجال المغناطيسي مهماً للحياة؟
قد يساعد المجال المغناطيسي في الحفاظ على الغلاف الجوي والحماية من الجسيمات المشحونة، ولكنه ليس سوى عامل واحد من بين العديد من العوامل التي تؤثر على إمكانية وجود الحياة.
المقال العلمي
مقال تمهيدي: arXiv:2604.06969
المزيد عن هذا الموضوع على موقع العلوم
- تلسكوب جيمس ويب يكتشف سحباً ملحية في الغلاف الجوي لـ "الكوكب الوردي"
- تم فحص المركبة الفضائية K2-18b بحثًا عن إشارات فضائية، ولكن لم يتم العثور على أي بصمة تكنولوجية.
- قد تُلحق الثقوب السوداء فائقة الكتلة ضرراً بفرص الحياة حتى على مسافات شاسعة.
- انتُخب باحثان من جامعة تل أبيب لعضوية الأكاديمية الأمريكية للفنون والعلوم
- دراسة: الكواكب شديدة الجفاف قد تكون أقل ملاءمة للحياة مما كان يُعتقد سابقاً
