الكوكب الخارجي بحجم نبتون أكثر كثافة من الفولاذ. نتيجة صراع كارثي؟

هناك كوكب خارجي غريب يشكل تحديًا لعلماء الكواكب. إنه نبتون، أكثر كثافة وسخونة من الفولاذ. السؤال الكبير: كيف حدث ذلك؟

الكوكب هو TOI-1538b ويدور حول نجمه القزم كل 1.24 يومًا. ويصنفه علماء الكواكب على أنه عالم يقع في “صحراء نبتون الساخنة”. وهذا يعني أنه لا يوجد عدد كبير من كواكب نبتون الساخنة كما كان يأمل العلماء. هناك عدد قليل من مثل هذا، وإن لم يكن كثيفا.

الإحصائيات حول هذا العالم مثيرة للإعجاب. وهو يعادل ~ 75 كتلة الأرض وحوالي 3.5 نصف قطر الأرض. بكثافة ~ 9.7 جم / سم³مما يشير إلى أن الداخل يحتوي على صخور أكثر من المتوقع. (كمرجع، يمكن أن يصل الفولاذ إلى 8.0 جم/سم3³.) علاوة على ذلك، فإن هذا يجعل هذا الفضاء اكتشافًا محيرًا، حيث أن تطوره لا يتناسب مع النظريات التقليدية لتكوين الكوكب.

هل يمكن أن تكون الصراعات الجماعية هي الحل؟

اشتبه فريق من العلماء بقيادة لوكا نابونييلو من Tor Vergata في روما في أن العديد من الاصطدامات الكوكبية الكارثية قد شكلت TOI-1538b. أدت هذه التأثيرات إلى إزاحة الغازات الجوية الخفيفة والمياه، تاركة وراءها نواة صخرية. وهذه ليست نتيجة مفاجئة، لأن تكوين الكواكب ينطوي على اندماج العديد من العوالم الأصغر لتكوين عوالم أكبر. فلماذا لا يضرب الكبار بعضهم البعض؟

وأوضح الدكتور فيل كارتر، كبير الباحثين المشاركين والمؤلف المشارك في الدراسة من كلية الفيزياء بجامعة بريستول، هذه الفكرة. وقال: “لدينا أدلة قوية على حدوث تصادمات عالية الطاقة بين الأجسام الكوكبية في نظامنا الشمسي، مثل قمر الأرض، وأدلة جيدة من عدد صغير من الكواكب الخارجية”. “نحن نعلم أن هناك تنوعًا كبيرًا في الكواكب في أنظمة الكواكب الخارجية؛ فالعديد منها ليس لها نظائرها في نظامنا الشمسي، ولكن معظمها لها كتل وتركيبات بين الكواكب الصخرية ونبتون/أورانوس (عمالقة الجليد).

الاصطدامات في تشكيل الكواكب الخارجية

يوفر نظامنا الشمسي نموذجًا جيدًا لتكوين أنظمة الكواكب الخارجية. منذ حوالي 4.5 مليار سنة، بدأت الشمس الأولية بالتجمع لتشكل سحابة من الغاز والغبار. وكان السديم غنيا بالعناصر الثقيلة المستخدمة في تكوين الكواكب. اصطدمت الجسيمات الأصغر – الكواكب – معًا في قرص الكواكب الأولية الناتج لتكوين أجسام أكبر وأكبر. والنتيجة هي أربعة أجسام صخرية صغيرة وأربعة عوالم غازية وجليدية عملاقة. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي النظام الشمسي على كواكب قزمة ومذنبات وكويكبات وأقمار.

استمرت هذه العوالم الصغيرة في القصف، مما أدى إلى إحداث بعض الحفر (مثل عطارد) وقلب واحد على الأقل على جانبه (أورانوس). ينظر علماء الكواكب إلى تاريخ التكوين هذا لفهم كيفية حدوث عمليات مماثلة حول النجوم الأخرى. اكتشفت المركبات الفضائية مثل كيبلر وTES أكثر من 5000 عالم مرشح. ويشك علماء الفلك في وجود ملايين الكواكب في المجرة. يبدو أن معظم الأنظمة تحتوي على مجموعات متشابهة من الكواكب الخارجية، ولكن ليس دائمًا في الأحجام والكتل التي تتوافق مع مجموعتنا.

تعتبر الاصطدامات جزءًا مهمًا من كيفية تشكل هذا الكوكب الخارجي والعوالم الأخرى. “مساهمتنا في التعليم [of TOI-1853b] قال كارتر: “يتعلق الأمر بنمذجة التأثيرات العملاقة الشديدة التي يمكن أن تجرد الغلاف الجوي الخفيف والماء/الجليد من الكوكب العملاق الأصلي لإنتاج الكثافة القصوى المقاسة”، وإذا حدثت في كثير من الأحيان، فقد يفتح ذلك آفاقًا جديدة لدراسة تكوين الكواكب. خبراء.

نمذجة Exoworld الفولاذية

مجموعة علمية تعتمد على التأثيرات العملاقة الشديدة التي يمكنها إزالة عناصر الغلاف الجوي لفهم تاريخ تكوينها. ووجدوا أن كوكب نبتون الأولي لا بد أنه كان كوكبًا خارجيًا رطبًا جدًا. وكان فقدان كل تلك المواد يتطلب ارتطامًا يزيد عن 75 مترًا في الثانية. بناءً على هذه الشروط، يمكنهم تصميم كوكب مشابه جدًا لكوكب TOI-1853b. وفقًا لعضو الفريق زوي لينهاردت، فإن نوع التأثير الكوكبي الذي أدى إلى إنشاء هذا الكوكب الخارجي لم يكن كما اعتقدوا. وقال: “لم نحقق في مثل هذه التأثيرات العملاقة الشديدة من قبل لأنها لم تكن شيئًا توقعناه. هناك الكثير من العمل الذي يتعين علينا القيام به لتحسين نماذج المواد التي تقوم عليها عمليات المحاكاة لدينا ولتوسيع نطاق التأثيرات العملاقة الشديدة”.

والخطوة التالية هي إجراء ملاحظات متابعة للكوكب. ومن المهم معرفة ما تبقى من غلافه الجوي وتركيب غازاته. ومع وجود مثال “حقيقي” لما صاغه علماء الكواكب، يبدو من المرجح أن هناك أمثلة أخرى. يوفر TOI-1853b دليلاً جديدًا على انتشار التأثيرات العملاقة في تكوين الكواكب في جميع أنحاء المجرة. يساعد هذا الاكتشاف على ربط نظريات تكوين الكواكب القائمة على النظام الشمسي بتكوين الكواكب الخارجية.

للمزيد من المعلومات

دليل كوكب عملاق جديد على اصطدامات كوكبية محتملة
كوكب فائق الضخامة بحجم نبتون