المفاجأة: كوكب بثلاث شموس

استخدم فريق من علماء الفلك أداة SPHERE المثبتة على التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي وسجلوا أول كوكب يتم اكتشافه على الإطلاق في مدار واسع ضمن نظام ثلاثي النجوم. من المتوقع أن يكون مدار مثل هذا الكوكب غير مستقر، ونتيجة لذلك يجب أن يتم طرده بسرعة من النظام. ولكن بطريقة ما نجا هذا الكوكب. تشير هذه الملاحظة غير المتوقعة إلى أن مثل هذه الأنظمة قد تكون أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا.

استخدم فريق من علماء الفلك أداة SPHERE المثبتة على التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي، وقاموا بتوثيق أول كوكب يتم اكتشافه على الإطلاق في مدار واسع ضمن نظام ثلاثي النجوم. من المتوقع أن يكون مدار مثل هذا الكوكب غير مستقر، ونتيجة لذلك يجب أن يتم طرده بسرعة من النظام. ولكن بطريقة ما نجا هذا الكوكب. تشير هذه الملاحظة غير المتوقعة إلى أن مثل هذه الأنظمة قد تكون أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا. تم نشر النتائج في النسخة الإلكترونية من مجلة Science في 7 يوليو 2016.

كان كوكب تاتوين، موطن لوك سكاي ووكر، في ملحمة حرب النجوم، عالمًا غريبًا به شمسان في السماء، لكن علماء الفلك اكتشفوا الآن نجمًا في نظام أكثر غرابة، حيث يمكن للمراقب إما أن يختبر ضوء النهار المستمر أو يستمتع بشروق الشمس وغروبها ثلاث مرات. كل يوم، اعتمادا على المواسم.
تم اكتشاف هذا العالم من قبل فريق من علماء الفلك بقيادة باحثين من جامعة أريزونا من خلال التصوير المباشر باستخدام التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (المرصد الأوروبي الجنوبي، VLT) في تشيلي. الكوكب HD 131399Ab لا يشبه أي عالم آخر معروف، فمداره حول أكبر النجوم الثلاثة هو أوسع مدار معروف في نظام متعدد النجوم. غالبًا ما تكون مثل هذه المدارات غير مستقرة، وذلك بسبب قوى الجاذبية المعقدة والمتباينة من النجمين الآخرين في النظام، وبالتالي فإن الكواكب التي تدور في مدارات مستقرة في نظام ثلاثي تعتبر غير محتملة إلى حد كبير.
يقع HD 131399Ab على بعد حوالي 320 سنة ضوئية من الأرض في اتجاه كوكبة القنطور (القنطور)، ويبلغ عمره حوالي 16 مليون سنة، مما يجعله أيضًا أحد أصغر الكواكب المكتشفة حتى الآن وأحد الكواكب القليلة التي تم اكتشافها. تم تصويرها مباشرة وتقدر كتلته بأربعة أضعاف كتلة المشتري، كما أنه من أبرد الكواكب التي تم تصويرها مباشرة وأقلها كتلة.

وقال دانييل أباي من جامعة أريزونا، أحد مؤلفي الورقة البحثية: "إن HD 131399Ab هو أحد الكواكب القليلة التي تم تصويرها مباشرة، وهو الأول الذي يوجد في مثل هذه الديناميكيات المثيرة للاهتمام".

ويضيف كيفن فاغنر، قائد فريق البحث: "خلال حوالي نصف مدار الكوكب، الذي يستمر 550 سنة أرضية، تظهر ثلاثة نجوم في السماء: نجمان شاحبان يظهران قريبين من بعضهما البعض، ويمكن تمييزهما عن النجم اللامع طوال العام". مؤلف المقال. وتمكن فاغنر، وهو طالب دكتوراه في جامعة أريزونا، من تحديد النجم من بين مئات الكواكب المحتملة وقاد عمليات متابعة لتحديد طبيعته.

وهذا أيضًا هو أول اكتشاف لكوكب تم باستخدام أداة SPHERE الموجودة على VLT. الأداة حساسة للأشعة تحت الحمراء، مما يسمح لها باكتشاف التوقيعات الحرارية للكواكب الشابة، وبالإضافة إلى ذلك، فهي تتمتع بميزات متطورة لتصحيح الاضطرابات الجوية التي تحجب ضوء النجم المضيف.

على الرغم من الملاحظات المكثفة التي تم إجراؤها حول هذا الكوكب، إلا أنه سيكون من الضروري تحديد مدار الكوكب بين النجوم المضيفة له، وتشير الملاحظات وعمليات المحاكاة إلى السيناريو التالي: النجم اللامع الذي تقدر كتلته بنسبة 80٪ أعلى من كتلة الشمس ، والذي أطلق عليه اسم HD 131399A، محاط بزوج من النجوم الأقل كتلة، B و C، على مسافة حوالي 300 وحدة فلكية (تُعرف الوحدة الفلكية بأنها متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس). وفي الوقت نفسه، يدور كل من B وC حول بعضهما البعض مثل قضيب دوار، وتفصل بينهما مسافة تساوي المسافة بين الشمس وزحل (10 وحدات فلكية).

في هذا السيناريو، يتحرك النجم HD 131399Ab في مدار يبلغ نصف قطره حوالي 80 وحدة فلكية حول النجم الكبير، أي حوالي ضعف متوسط ​​مسافة بلوتو، مما يجعل الكوكب على بعد ثلث المسافة بين النجم الضخم وزوج من الكواكب. نجوم أصغر. لاحظ الباحثون أن مجموعة متنوعة من السيناريوهات المدارية ممكنة في هذه الحالة وأن التحديد المتعلق باستقرار النظام على المدى الطويل يجب أن ينتظر عمليات رصد المتابعة المخطط لها.

وأوضح آباي: "لو كان الكوكب بعيدًا عن النجم الأكثر ضخامة في النظام، لكان قد تم طرده من النظام". "أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية لدينا أن مساره يمكن أن يكون مستقرا، لكنه يمكن أن يخرج عن التوازن بسرعة."

تحظى الكواكب الموجودة في الأنظمة متعددة النجوم باهتمام خاص لدى علماء الفلك وعلماء الكواكب لأنها تقدم مثالاً على طبيعة آلية تكوين النجوم في هذه السيناريوهات المتطرفة. في حين أن الأنظمة متعددة النجوم تبدو غريبة بالنسبة لنا ونحن ندور حول نجمنا الوحيد، إلا أن الأنظمة متعددة النجوم شائعة مثل الشموس الفردية.

"ليس من الواضح كيف سينجو هذا الكوكب في نهاية المطاف من مداره الواسع في هذا النظام المتطرف، ولا يمكننا أن نقول بعد ما يعنيه ذلك لفهمنا الأوسع للأنواع المحتملة من الأنظمة الشمسية، لكنه يظهر أن هناك أكثر بكثير مما كنا نعتقد". ممكن"، يخلص فاغنر. "ما نعرفه هو أن الكواكب الموجودة في الأنظمة متعددة النجوم لم تتم دراستها كثيرًا، ولكن لديها إمكانات بسبب عددها الكبير."

رسالة من المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO)

للبحث العلمي