عندما يتعلق الأمر بكيفية ومكان تشكل الأنظمة الكوكبية ، اعتقد الفلكيون أن لديهم التعامل الجيد مع الأشياء. تنص النظرية السائدة ، والمعروفة باسم الفرضية السديمية ، على أن النجوم والكواكب تتكون من السحب الضخمة من الغبار والغاز (أي السدم). بمجرد أن تتعرض هذه السحابة لانهيار الجاذبية في المركز ، يشكل الغبار والغاز المتبقيان قرصًا كوكبيًا أوليًا يتراكم في النهاية لتشكيل الكواكب.
ومع ذلك ، عند دراسة النجم البعيد NGTS-1 - وهو من النوع M (قزم أحمر) يقع على بعد حوالي 600 سنة ضوئية - اكتشف فريق دولي بقيادة علماء الفلك من جامعة وارويك "كوكب المشتري الساخن" الضخم الذي ظهر كبيرًا جدًا أن يدور حول مثل هذا النجم الصغير. تحدى اكتشاف "هذا الكوكب الوحش" بطبيعة الحال بعض المفاهيم التي كانت سائدة في السابق حول تكوين الكواكب.
ظهرت الدراسة التي تحمل عنوان "NGTS-1b: كوكب المشتري الحار الذي يعبر قزم M" مؤخرًا في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. قاد الفريق الدكتور دانييل بايليس والبروفيسور بيتر ويتلي من جامعة وارويك وشمل أعضاء من مرصد جنيف ، ومختبر كافنديش ، ومركز الفضاء الألماني ، ومعهد ليستر للفضاء ومراقبة الأرض ، ومركز TU برلين الفلك والفيزياء الفلكية والعديد من الجامعات ومعاهد البحث.
تم هذا الاكتشاف باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها من قبل منشأة مسح النقل العابر من الجيل التالي (NGTS) التابعة لـ ESO ، والتي تقع في مرصد بارانال في شيلي. يدير هذا المرفق اتحاد دولي من الفلكيين الذين يأتون من جامعات وارويك وليستر وكامبريدج وجامعة كوينز بلفاست ومرصد جنيف ومركز الفضاء الألماني وجامعة تشيلي.
باستخدام مجموعة كاملة من التلسكوبات المدمجة الروبوتية بالكامل ، يعد هذا المسح الضوئي أحد المشاريع العديدة التي تهدف إلى استكمال تلسكوب كيبلر الفضائي. مثل كبلر ، تراقب النجوم البعيدة بحثًا عن علامات الانخفاض المفاجئ في السطوع ، وهي إشارة إلى كوكب يمر أمام النجم (المعروف أيضًا باسم "العبور") ، بالنسبة إلى الراصد. عند فحص البيانات التي تم الحصول عليها من NGTS-1 ، أول نجمة يتم العثور عليها بواسطة المسح ، قاموا باكتشاف مفاجئ.
استنادًا إلى الإشارة التي تنتجها كوكبها الخارجي (NGTS-1b) ، قرروا أنه كان عملاقًا بالغاز تقريبًا بنفس حجم المشتري وكثافة تقريبًا (0.812 كتل المشتري). كما أشارت فترتها المدارية البالغة 2.6 يومًا إلى أنها تدور قريبًا جدًا من نجمها - حوالي 0.0326 AU - مما يجعلها "كوكب المشتري الساخن". بناءً على هذه المعلمات ، قدر الفريق أيضًا أن NGTS-1b تواجه درجات حرارة تبلغ حوالي 800 كلفن (530 درجة مئوية ؛ 986 درجة فهرنهايت).
ألقى هذا الاكتشاف الفريق بحلقة ، حيث كان يعتقد أنه من المستحيل أن تتشكل كواكب من هذا الحجم حول نجوم صغيرة من النوع M. وفقًا للنظريات الحالية حول تكوين الكوكب ، يُعتقد أن النجوم القزمة الحمراء قادرة على تكوين كواكب صخرية - كما يتضح من العديد من التي تم اكتشافها حول الأقزام الحمراء في وقت متأخر - ولكنها غير قادرة على جمع ما يكفي من المواد لإنشاء كواكب بحجم المشتري .
وكما علق الدكتور دانييل بايليس ، عالم الفلك بجامعة جنيف والمؤلف الرئيسي على الورقة ، في بيان صحفي لجامعة وارويك:
"كان اكتشاف NGTS-1b مفاجأة كاملة لنا - لم يُعتقد أن مثل هذه الكواكب الضخمة موجودة حول مثل هذه النجوم الصغيرة. هذا هو أول كوكب خارجي اكتشفناه مع منشأتنا الجديدة NGTS ونحن بالفعل نتحدى الحكمة المتلقاة حول كيفية تشكل الكواكب. إن التحدي الذي نواجهه الآن هو معرفة مدى شيوع هذه الأنواع من الكواكب في المجرة ، ومع منشأة NGTS الجديدة فنحن في وضع جيد للقيام بذلك. "
الأمر المثير للإعجاب أيضًا هو حقيقة أن الفلكيين لاحظوا العبور على الإطلاق. مقارنة بالفئات الأخرى من النجوم ، فإن النجوم من النوع M هي الأصغر والأروع والأغمق. في الماضي ، تم اكتشاف أجسام صخرية حولها عن طريق قياس التحولات في موقعها بالنسبة للأرض (المعروف أيضًا باسم طريقة السرعة الشعاعية). تحدث هذه التحولات بسبب سحب الجاذبية لواحد أو أكثر من الكواكب التي تتسبب في "تذبذب" الكوكب ذهابًا وإيابًا.
باختصار ، فإن الضوء المنخفض لنجمة من النوع M جعل رصدها للهبوط في السطوع (المعروف أيضًا باسم طريقة العبور) غير عملي للغاية. ومع ذلك ، باستخدام كاميرات NGTS الحساسة للضوء الأحمر ، تمكن الفريق من مراقبة بقع السماء الليلية لعدة شهور. بمرور الوقت ، لاحظوا الانخفاضات القادمة من NGTS-1 كل 2.6 يومًا ، مما يشير إلى أن كوكبًا ذا فترة مدارية قصيرة يمر بشكل دوري أمامه.
ثم قاموا بتتبع مدار الكوكب حول النجم وجمعوا بيانات العبور مع قياسات السرعة الشعاعية لتحديد حجمها وموقعها وكتلتها. كما أشار البروفيسور بيتر ويتلي (الذي يقود NGTS) ، فإن العثور على الكوكب كان عملًا شاقًا. لكن في النهاية ، يمكن أن يؤدي اكتشافه إلى اكتشاف المزيد من عمالقة الغاز حول النجوم منخفضة الكتلة:
"كان من الصعب العثور على NGTS-1b ، على الرغم من كونه وحشًا لكوكب ، لأن نجمه الأم صغير وخافت. النجوم الصغيرة هي في الواقع الأكثر شيوعًا في الكون ، لذلك من الممكن أن يكون هناك العديد من هذه الكواكب العملاقة التي تنتظر العثور عليها. بعد أن عملت لما يقرب من عقد من الزمان لتطوير مجموعة التلسكوب NGTS ، من المثير رؤية رؤيتها تلتقط أنواعًا جديدة وغير متوقعة من الكواكب. أتطلع إلى رؤية أنواع أخرى من الكواكب الجديدة المثيرة التي يمكن أن نظهرها ".
ضمن الكون المعروف ، تعد النجوم من النوع M الأكثر شيوعًا ، حيث تمثل 75 ٪ من جميع النجوم في مجرة درب التبانة وحدها. في الماضي ، أدى اكتشاف الأجسام الصخرية حول النجوم مثل Proxima Centauri و LHS 1140 و GJ 625 والكواكب الصخرية السبعة حول TRAPPIST-1 إلى دفع الكثيرين في المجتمع الفلكي إلى الاستنتاج بأن النجوم القزمة الحمراء كانت أفضل مكان للبحث عنه الكواكب الشبيهة بالأرض.
لذا يُنظر إلى اكتشاف كوكب المشتري الساخن المدار NGTS-1 كمؤشر على أن النجوم القزمة الحمراء الأخرى يمكن أن يكون لها عمالقة غاز تدور حولها أيضًا. قبل كل شيء ، يوضح هذا الاكتشاف الأخير مرة أخرى أهمية أبحاث الكواكب الخارجية. مع كل اكتشاف نجريه خارج نظامنا الشمسي ، كلما تعلمنا أكثر عن الطرق التي تتشكل بها الكواكب وتتطور.
كل اكتشاف نقوم به يعزز أيضًا فهمنا لكيفية احتمال اكتشاف الحياة هناك في مكان ما. لأنه في النهاية ، ما هو الهدف العلمي الأعظم من تحديد ما إذا كنا وحدنا في الكون أم لا؟
