كوكب عملاق يدور حول قزم أحمر يطمس الخط الفاصل بين الكواكب الكبيرة والنجوم الصغيرة

والكوكب، الذي يطلق عليه اسم GJ3512b، هو عملاق غازي يتحرك في مدار بيضاوي الشكل مدته 204 أيام. تبلغ كتلة الكوكب نصف كتلة كوكب المشتري على الأقل، وقد يصل قطره إلى حوالي 70% من قطر النجم الذي يدور حوله. ولذلك فهو من أكبر الكواكب المعروفة التي تدور حول نجم صغير كهذا في مثل هذا المدار الواسع - وهذه مشكلة في فهم تكوينه

بقلم: أندرو نورتون أستاذ تعليم الفيزياء الفلكية، جامعة المملكة المتحدة المفتوحة. ترجمة: آفي بيليزوفسكي

اكتشاف كوكب آخر خارج المجموعة الشمسية لم يعد خبرا. لقد تم حتى الآن العثور على أكثر من 4,000 كوكب تدور حول نجوم أخرى منذ اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية في عام 1995. وكما كان علماء الفلك يشتبهون منذ فترة طويلة، أو على الأقل يأملون، يبدو أن الكواكب موجودة في جميع الأنظمة النجمية، وربما يكون عدد الكواكب أكثر من النجوم. في مجرتنا.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى اكتشاف جديد لكوكب كبير يدور حول النجم الصغير GJ3512. تتحدى هذه الورقة البحثية، التي نُشرت في مجلة Science، فهمنا لكيفية تشكل الكواكب وتزيد من طمس الخط الفاصل بين النجوم الصغيرة والباردة المعروفة باسم الأقزام والكواكب الكبيرة.

النجم نفسه قزم أحمر. ويبعد عنا حوالي 30 سنة ضوئية، ضوئه خافت، 0.2% فقط من الضوء المنبعث من الشمس، كتلته حوالي 12% من كتلة الشمس و14% من نصف قطرها. هذه النجوم الخافتة هي في الواقع النجوم الأكثر شيوعًا في المجرة، ولكن تم اكتشاف أن واحدًا فقط من كل عشرة كواكب معروفة يدور حول أقزام حمراء.

من المحتمل أن يكون لهذا تأثير على طريقة البحث. الأقزام الحمراء مظلمة جدًا لدرجة أنه من الصعب تحديد موقع كواكبها باستخدام طريقة "دورية دوبلر". تبحث هذه الطريقة في كيفية تغير الطول الموجي لضوء النجم من وقت لآخر (إلى اللون الأزرق أو الأحمر) مع اختلافات بسيطة، عندما يدور الكوكب غير المرئي حوله ويسحب النجم ذهابًا وإيابًا. وبدلاً من ذلك، تم العثور على بعض الكواكب الأخرى التي تم اكتشافها والتي تدور حول نجوم قزمة حمراء باستخدام طريقة العبور، بالنظر إلى كيفية تعتيم ضوء النجم عندما يمر كوكب أمامه.

وما يبرز الاكتشاف الجديد هو أن الكوكب، الذي يطلق عليه اسم GJ3512b، هو عملاق غازي يتحرك في مدار بيضاوي الشكل مدته 204 أيام. تبلغ كتلة الكوكب نصف كتلة كوكب المشتري على الأقل، وقد يصل قطره إلى حوالي 70% من قطر النجم الذي يدور حوله. ولذلك فهو أحد أكبر الكواكب المعروفة التي تدور حول نجم صغير كهذا في مثل هذا المدار الواسع - وهذه مشكلة لفهم تكوينه.

تكوين الكواكب

وُلد نظامنا الشمسي من قرص ما قبل الكوكبي، وهو عبارة عن سحابة تحتوي على غاز كثيف وغبار حول شمسنا الجديدة.

التفسير الأكثر قبولًا لكيفية تشكل العمالقة الغازية هو أن نوى الجليد الصخرية تشكلت من خلال تراكم أجسام أصغر في المناطق الخارجية من القرص. واستمرت العملية حتى وصلت هذه النوى إلى 10 أضعاف حجم الأرض. وفي هذه المرحلة، تمكنوا من جمع غلاف من الهيدروجين والهيليوم قبل أن تهاجر الكواكب إلى الحافة الداخلية للقرص، أو يتفرق القرص.

ويبدو أن هذه هي الطريقة التي تتشكل بها الكواكب العملاقة في معظم الأنظمة، بما في ذلك ما يسمى بـ "كواكب المشتري الساخنة" المكتشفة في مدارات قريبة حول نجومها. لكن من الصعب أن نرى كيف يمكن للكواكب أن تتشكل بهذه الطريقة حول نجم منخفض الكتلة، فالقرص لن يكون ضخمًا بدرجة كافية.

ربما حدث سيناريو بديل في حالة GJ3512b - وربما العديد من الأنظمة الكوكبية الأخرى من نوعه. هنا يبدو أن الكوكب قد تشكل عن طريق التجزئة المباشرة لقرص الكواكب الأولية. وهذا يعني أن بعض المواد الموجودة في القرص قد انهارت وتكثفت (بدءًا من الغاز إلى السائل ثم الصلب) إلى جسم كبير، دون الحاجة إلى النمو تدريجيًا عن طريق تراكم صخور أصغر. وهذا مشابه لكيفية تشكيل النجوم نفسها عادة.

يقدم الفريق الذي يقف وراء الدراسة الجديدة أدلة إضافية على مسار التكوين هذا تشير إلى وجود كوكب عملاق ثان في النظام (والذي، في حالة اكتشافه، سيسمى GJ3512c) الذي تتجاوز فترة مداره 1,400 يوم. قد يفسر هذا أيضًا المدار الإهليلجي غير المعتاد لكوكب GJ3512b، ربما بسبب التفاعلات بين الكوكبين بعد وقت قصير من تشكلهما. ستؤدي هذه العملية إلى إزالة النجمة الثالثة من النظام. وإذا كانت هناك ثلاثة كواكب كبيرة حول نجم صغير كهذا، فإن الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تتشكل بها هي عن طريق تجزئة القرص المباشرة.

نجم ضد كوكب

إن اكتشاف هذا النظام له أيضًا آثار على الجدل حول ما هو النجم القزم البني وما هو الكوكب. والأقزام البنية هي نجوم فشلت في إشعال الاندماج النووي في نواتها، لذا فإن كتلتها تقل عن 8% من كتلة الشمس أو حوالي 85 ضعف كتلة المشتري.

أصغر الأقزام البنية المعروفة كتلتها 12 مرة أصغر من كتلة المشتري، في حين أن أكبر الكواكب المعروفة لها كتلة 30 مرة كتلة المشتري. لذا، إذا كانت الكواكب الأكثر كتلةً أثقل من النجوم الأقل كتلةً، فما الذي يميز النجم عن الكوكب؟

إحدى الإجابات هي أن نقول إن النجوم تتشكل مثل النجوم، والكواكب تتشكل مثل الكواكب، وبالتالي فإن الكتلة ليست ذات صلة إلى حد ما. المشكلة هي أننا عادة لا نستطيع معرفة كيفية تشكل الكوكب أو القزم البني. في حالة GJ3512b، فإن طريقة التكوين المحتملة تشبه طريقة تكوين النجم أكثر من طريقة تكوين الكوكب.

لذا فإن الصورة أكثر غموضا مما كانت عليه من قبل، ولا يمكن حلها إلا من خلال الاكتشافات المستقبلية. إن زيادة إحصاء الأنظمة الكوكبية سوف يُظهر في النهاية آليات الخلق الأكثر شيوعًا.

للمقال في المحادثة

للمادة العلمية

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• "إن التحسن التكنولوجي في مجال التحليل الطيفي جعل من الممكن حدوث موجة من اكتشافات الكواكب خارج النظام الشمسي"
• شمس بحجم كوكب المشتري
• تم اكتشاف كوكب أكثر سخونة من معظم النجوم