علماء الفلك يكتشفون كوكبًا يدور حول نجمه مرة واحدة كل 3.14 يومًا

–

كل كوكب خارج المجموعة الشمسية مميز بطريقته الخاصة، ولكن اكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية حديثًا على بعد 186 سنة ضوئية يعد شيئًا مذهلاً بشكل خاص. كوكب صغير بنفس حجم الأرض، يدور حول نجمه في مدار يستغرق 3.14 يومًا فقط.

هذا قريب جدًا من الثابت الرياضي (Pi) π))، وهو الرقم الذي يصف نسبة محيط الدائرة إلى قطرها. لذلك، على الرغم من أن الاسم الرسمي للكوكب خارج المجموعة الشمسية هو (K2-315b)، فإن مكتشفيه أطلقوا عليه لقب “أرض باي” (Pi Earth).

استغرق اكتشاف النجم عدة سنوات من البحث. ظهرت الإشارات الأولى لوجوده في عام 2017، عندما كان تلسكوب كيبلر الفضائي(RIP) يقوم بمهمته الثانية الممتدة.

اكتشف كبلر 20 نقطة انخفاض صغيرة على فترات منتظمة في ضوء نجم قزم أحمر خافت صغير بحجم 20% فقط من حجم الشمس. هذه هي الطريقة الرئيسية للبحث عن الكواكب الخارجية – غالبًا ما تعني هذه الانخفاضات أن كوكبًا يمر بيننا وبين النجم المعني، وهو ما يُعرف بالعبور. تُسجل عمليات العبور تلك كتقلبات طفيفة جدًا في ضوء النجوم.

لكن مجرد مجموعة واحدة من الانخفاضات ليست كافية لتأكيد اكتشاف الكواكب، لذلك، مسلحًا ببيانات كبلر، قام عالم الفلك براجوال نيراولا (Prajwal Niraula) وزملاؤه في وقت سابق من هذا العام بدراسة النجم باستخدام الـ(SPECULOOS). وهي شبكة من التلسكوبات تعمل معًا للبحث تحديدًا عن الكواكب الخارجية بحجم الأرض حول النجوم القزمة القاتمة.

في ثلاث جولات مراقبة في فبراير ومارس ومايو، قام الفريق بتشغيل تلسكوبات (SPECULOOS) باتجاه النجم (K2-315). لاحظوا ثلاث انخفاضات أخرى، وحصلوا على طيف من النجم باستخدام مطيف هايرس (HIRES) في مرصد دبليو إم كيك (W. M. Keck Observatory).

كانت الانخفاضات متوافقة تمامًا مع توقيت 3.14 يومًا الذي سجله كبلر قبل ثلاث سنوات. وأكد طيف النجم أن الانخفاضات ناتجة بالفعل عن كوكب خارجي عابر.

يمكننا أن نقول الكثير عن عبور النجوم. يمكن لمقدار الضوء الذي يخفته النجم أن يخبرنا بحجم كوكب خارج المجموعة الشمسية. من خلال ذلك استنتج نيراولا وزملاؤه أن (K2-315b) يمثل حوالي 95% من حجم الأرض.

بهذا الحجم، ربما يكون الكوكب صخريًا، مثل الأرض والزهرة وعطارد والمريخ، لكن لا يمكن استبعاد المكونات الأخرى تمامًا.

من أجل ذلك، نحتاج إلى تحليل دوبلر الطيفي (Doppler spectroscopy). حتى كوكب صغير جدًا يسحب نجمه قليلاً بينما يتحركان حول مركز ثقل مشترك، وتولد هذه الحركات تغييرات صغيرة جدًا في الأطوال الموجية للضوء من النجم – تنضغط أثناء تحرك النجم نحو المراقب، وتتمدد عندما تبتعد عنه.

يمكن أن يوفر مقدار تحرك النجم بالضبط كتلة الكوكب. الكواكب الغازية العملاقة منخفضة الكثافة، لذا إذا كان لديك كوكب كبير بكتلة منخفضة نسبيًا، يمكنك أن تستنتج أنه غازي. الكواكب الصخرية أكثر كثافة، لذا فإن نسبة كتلتها إلى حجمها أعلى.

حتى لو كان (K2-315b) صخريًا، فليس هناك فرصة للعيش فيه بحياة كالتي نعرفها.

مع مدار يبلغ 3.14 يومًا فقط، حتى عند سرعته المدارية الفائقة التي تبلغ 81 كيلومترًا في الثانية (50 ميلًا في الثانية) (تبلغ السرعة المدارية للأرض 29.78 كم في الثانية، أو 18.5 ميلًا في الثانية)، فهو قريب جدًا من نجمه لدرجة أن سطحه سيكون شديد الحرارة. سيسخن حتى حوالي 450 كلفن (177 درجة مئوية، أو 350 درجة فهرنهايت).

ومع ذلك، يمكن أن يكون الكوكب هدفًا جيدًا لمتابعة الدراسة. هذا لأن النجوم الصغيرة القاتمة لا تتوهج بنفس سطوع أشقائها الأكبر، مما يعني أنها تقدم فرصة أفضل للبحث عن الغلاف الجوي عندما يمر الكوكب.

عندما يمر ضوء النجم عبر الغلاف الجوي للكوكب، يجب أن يتغير الضوء قليلاً حيث تمتص العناصر المختلفة أو تنبعث منها أطوال موجية معينة.

حتى الغلاف الجوي لكوكب غير صالح للعيش سيكون شيئًا رائعًا للدراسة، ويقدر الفريق أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (James Webb Space Telescope) القادم سيحتاج فقط إلى 40 مرة عبور للحصول على بيانات كافية للقيام بالكشف.

هذا من اجل العلم في المستقبل. في غضون ذلك، يخطط الفريق لمواصلة استخدام (SPECULOOS) لمحاولة العثور على المزيد من الأهداف.

يقول نيراولا: “سيكون هناك المزيد من الكواكب المثيرة للاهتمام في المستقبل، في الوقت المناسب تمامًا بالنسبة لـ(JWST)، وهو تلسكوب مصمم لاستكشاف الغلاف الجوي لهذه العوالم الغريبة”. “باستخدام خوارزميات أفضل، نأمل يومًا ما أن نتمكن من البحث عن كواكب أصغر، حتى ولو كانت صغيرة مثل المريخ.”