عثر TESS (القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة) التابع لناسا على أول كوكب بحجم الأرض يقع في المنطقة الصالحة للسكن لنجمه المضيف. تم تأكيد الاكتشاف مع تلسكوب سبيتزر الفضائي. هذا الكوكب هو واحد من عدد قليل من العوالم بحجم الأرض الموجودة على الإطلاق في منطقة صالحة للسكن.
يُطلق على الكوكب اسم TOI 700 d وتبعد حوالي 100 سنة ضوئية عن الأرض. يدور حول TOI 700 ، نجم قزم رائع (قزم أحمر) في كوكبة دورادو. يعد هذا اكتشافًا رئيسيًا لـ TESS ، حيث تم تصميمه لتعقب كواكب بحجم الأرض في أنظمة شمسية أخرى.
من خلال اصطلاحات التسمية الفلكية ، فإن TOI 700 d هو رابع أبعد كوكب من نجمه. الحرفان b و c هما الكواكب الأقرب إلى النجم. (الحرف a محجوز للنجم وأي رفاق قد يكون لديهم.)
يجد TESS الكواكب من خلال مراقبة مساحات كبيرة من السماء لمدة 27 يومًا في المرة الواحدة. يكتشف انخفاض ضوء النجوم عندما يمر كوكب خارجي بيننا وبين النجم. في كل مرة يمر كوكب أمام نجمه يطلق عليه العبور. في هذه الحالة ، التقطت TESS الكواكب الثلاثة في نظام TOI 700 وهي تمر عدة مرات.
النظام الجديد وكوكبه قريبان نسبيًا من الناحية الفلكية. يعد هذا القرب جزءًا رئيسيًا من مهمة TESS: فهو ليس فقط مصممًا للعثور على كواكب بحجم الأرض ، ولكن أيضًا للسماح للتلسكوبات الأخرى بإجراء عمليات متابعة للمتابعة. وهذا يجعل الأمر أكثر صعوبة كلما ابتعدت الكواكب الخارجية.
قال بول هيرتز ، مدير قسم الفيزياء الفلكية في مقر وكالة ناسا في واشنطن: "تم تصميم TESS وإطلاقه خصيصًا للعثور على كواكب بحجم الأرض تدور حول النجوم القريبة". "من الأسهل متابعة الكواكب حول النجوم القريبة باستخدام مقاريب أكبر في الفضاء وعلى الأرض. يعد اكتشاف TOI 700 d اكتشافًا علميًا رئيسيًا لـ TESS. إن تأكيد حجم الكوكب وحالة المنطقة الصالحة للسكن مع Spitzer هو فوز آخر لـ Spitzer مع اقترابه من نهاية العمليات العلمية في يناير ".
النجم المضيف هو نجم قزم صغير بارد (قزم أحمر) حوالي 40٪ من كتلة الشمس. المساحات التي تدرسها TESS تسمى القطاعات ، وظهرت TOI 700 في قطاعات متعددة خلال السنة الأولى من تشغيل TESS. في الأساس ، أخطأ الفلكيون في تعريف النجم على أنه أكثر تشابهًا مع شمسنا. وهذا بدوره جعل الكواكب تبدو أكبر وأكثر حرارة. في النهاية ، تم تصحيح الخطأ ، والآن يمكن لعلماء الفلك رؤية أن TOI 700 d موجود في المنطقة الصالحة للسكن.
قالت إميلي جيلبرت ، إحدى الباحثين وطالبة الدراسات العليا في جامعة "عندما قمنا بتصحيح معايير النجم ، انخفضت أحجام كواكبه ، وأدركنا أن أبعدها كان حول حجم الأرض وفي المنطقة الصالحة للسكن". شيكاغو.
مشكلة واحدة مع الكواكب الخارجية التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء هي إحراق. إن الأقزام الحمراء طويلة العمر ، مما يجعلها مرشحين مهمين لتطوير الحياة على كواكبهم. لكن يمكن أن يظهروا إحراقًا كبيرًا ، وأحيانًا يضاعف ناتج طاقتهم في غضون دقائق ، وهو الأمر الذي يسبب الكثير من الجدل عندما يتعلق الأمر بالسكن المحتمل لكواكبهم. ولكن وفقًا لجيلبرت ، فإن TOI 700 d لا يظهر نشاط إحراق.
قال جيلبرت: "بالإضافة إلى ذلك ، في 11 شهرًا من البيانات ، لم نشاهد أي مشاعل من النجم ، مما يحسن فرص TOI 700 d قابل للسكن ويجعل من السهل نمذجة ظروفه الجوية والسطحية".
مشكلة أخرى مع الكواكب الخارجية التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء هي قفل المد والجزر. نظرًا لأن الأقزام الحمراء تنتج طاقة أقل بكثير من نجم مثل شمسنا ، يجب أن تكون الكواكب قريبة جدًا منها لتكون في المنطقة الصالحة للسكن. لكن هذا القرب يؤدي إلى إغلاق المد والجزر ، مما قد يقلل من فرص السكن. وفقًا للفريق الذي يقف وراء هذا العمل ، والذي قدمه في الاجتماع السنوي للفلكي الأمريكي ، فإن هذه الكواكب مؤمنة تقريبًا بشكل شبه مؤكد.
الكوكب الأعمق ، TOI 700 b ، هو تقريبًا نفس حجم الأرض والمدارات كل 10 أيام. يبلغ حجم الكوكب الأوسط ، 700 ج ، 2.6 مرة أكبر من الأرض ويكمل مدارًا كل 16 يومًا. 700 ج من المرجح عالم يسيطر عليه الغاز. 700 d أكبر بحوالي 20٪ من الأرض وتكمل مدارًا في 37 يومًا.
بسبب أهمية هذا الاكتشاف - أول عالم بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للسكن - أراد العلماء أن يكونوا على يقين بشأنه. بسبب هذه الحاجة إلى اليقين ، فريق من العلماء بقيادة جوزيف رودريغيز ، من مركز الفيزياء الفلكية | طلبت هارفارد وسميثسونيان ملاحظات متابعة مع سبيتزر لتأكيد TOI 700 د.
إنها ليست المرة الأولى التي يتم فيها استدعاء تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا لتأكيد اكتشاف كوكب خارجي ، وقام سبيتزر بتسميره.
"شهد Spitzer عبور TOI 700 d بالضبط عندما كنا نتوقع ذلك."
جوزيف رودريغيز وهارفارد ومركز سميثسونيان للفيزياء الفلكية
وقال رودريغيز: "نظرًا لتأثير هذا الاكتشاف - أنه أول كوكب بحجم الأرض صالح للسكن في TESS - أردنا حقًا أن يكون فهمنا لهذا النظام ملموسًا قدر الإمكان". "شهد Spitzer عبور TOI 700 d بالضبط عندما كنا نتوقع ذلك. إنها إضافة رائعة لإرث مهمة ساعدت في تأكيد اثنين من كواكب TRAPPIST-1 وتحديد خمسة أخرى. "
قدم سبيتزر تأكيدًا قويًا لما وجده TESS. وأكد أن العبور كان في الواقع كوكبًا ، وليس نجمًا مصاحبًا أصغر حجمًا باهتًا. صقل سبيتزر الثقة في قياسات TESS. في بيان صحفي ، قالت وكالة ناسا أن سبيتزر "شحذ قياسات فترة مداري <TOI 700 d> بنسبة 56٪ وحجمه بنسبة 38٪". قدمت المزيد من ملاحظات المتابعة بواسطة تلسكوب أرضي صغير بطول متر واحد تأكيدًا إضافيًا للاكتشاف.
ولكن حتى مع كل هذه الملاحظة ، لا يزال الفلكيون في المراحل الأولى من دراسة هذا الكوكب ونظامه. بفضل قربه ، سيتمكن الفلكيون من استخدام التلسكوبات الأرضية لدراسة كتلة 700 د بدقة أكبر ، ونأمل أن نؤكد الطبيعة الأرضية أو الغازية لجميع الكواكب الخارجية الثلاثة في النظام.
بالنظر إلى المستقبل ، يجب أن تكون التلسكوبات المستقبلية - التلسكوبات الأرضية والفضائية على حد سواء - قادرة على دراسة الكواكب بشكل أكثر دقة ، وربما حتى تحديد تكوينها الجوي. ولكن هذا في المستقبل. في الوقت الحالي ، المعلومات التي يمتلكها الفلكيون ذات قيمة: يمكن استخدامها لنمذجة الكواكب ووضع التنبؤات.
ابتكر الباحثون في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا 20 نموذجًا لبيئات 700 د المحتملة ، لمعرفة نوع الضغط وظروف درجة الحرارة التي يمكن أن تؤدي إلى قابلية السكن. ولكن بغض النظر عن نموذجهم ، ومهما كانت ملاحظات المتابعة المستقبلية التي تكتشف حوالي 700 د ، فمن المحتمل أن تكون مختلفة تمامًا عن الأرض. سيكون للعالم المقفل بشكل كبير مناخ ومناخ مختلفان إلى حد كبير.
"إنه مثير لأنه بغض النظر عما نكتشفه عن الكوكب ، سيبدو مختلفًا تمامًا عما لدينا هنا على الأرض."
غابرييل إنجلمان-سويسا ، مساعدة باحث ، رئيسة فريق النمذجة.
تخدم النماذج غرضًا مهمًا في فهم الكواكب الخارجية مثل TOI 700 د. من خلال نمذجة الغلاف الجوي للكوكب ، يمكن لعلماء الفلك أن يتنبأوا بما سيبدو عليه أطياف الغلاف الجوي. يمكن مقارنة هذه النماذج بالأطياف الفعلية عندما نحصل عليها ، لمنح الفلكيين نوعًا من نقطة البداية لفهم الكوكب الخارجي بشكل أكبر.
قالت غابرييل إنجلمان-سويسا ، مساعدة بحثية في جودارد التي قادت فريق النمذجة: "في يوم من الأيام ، عندما يكون لدينا أطياف حقيقية من TOI 700 d ، يمكننا التراجع عنها ، ومطابقتها مع أقرب طيف محاكاة ، ومن ثم مطابقة ذلك مع نموذج". . "إنه مثير لأنه بغض النظر عما نكتشفه عن الكوكب ، سيبدو مختلفًا تمامًا عما لدينا هنا على الأرض."
أنتج فريق النمذجة 20 نماذج مختلفة ل 700 د. في إحدى المحاكاة ، كان للكوكب الخارجي جو كثيف مسيطر على ثاني أكسيد الكربون يشبه المريخ الصغير. في هذا النموذج ، كان للجانب المواجه للنجوم طبقة عميقة من السحب. في نموذج آخر ، الكوكب هو نسخة أرض كاملة من الأرض ، صافية مع رياح تتدفق بعيدًا عن الجانب الليلي من الكوكب ، متقاربة على جانب النجم.
TESS في منتصف الطريق خلال مهمتها التي تستغرق عامين للعثور على الكواكب الخارجية. يتوقع الفلكيون أن تجد TESS 10000 كواكب ، ويقدرون أن حوالي 10 من هذه الكواكب يمكن أن تشبه عوالم الأرض في المناطق الصالحة للسكن مثل النجوم. تتولى إدارة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إدارة TESS وتشغيلها ، ويديرها مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا.
أكثر:
- بيان صحفي: وكالة NASA Planet Hunter تعثر على أول عالم يسكنه بحجم منطقة سكنية بحجم الأرض
- وكالة ناسا: TESS ، القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة
- مجلة الفضاء: الآن بعد أن أصبحت TESS عاملة ، يقدر الفلكيون أنها ستعثر على 14000 كوكب. 10 يمكن أن تكون عوالم تشبه الأرض في منطقة مسكونة بنجمة تشبه الشمس
