يساعد العلماء المواطنون في العثور على كوكب خارج المجموعة الشمسية يحطم الأرقام القياسية في النظام النجمي الثنائي

اكتشف فريق من علماء الفلك والعلماء المواطنين كوكبًا في المنطقة الصالحة للسكن لنظام نجمي غير عادي يضم نجمين وربما كوكبًا آخر.

يرى صيادو الكواكب كوكبًا يشبه نبتون يمر أمام نجمه المضيف، مما يؤدي إلى تعتيم ضوء النجم مؤقتًا بطريقة تشبه كسوف الشمس على الأرض. يحدد “نمط العبور” هذا عادة الكواكب ذات المدارات الضيقة لأنها أكثر عرضة لتتبع المسارات بين الأرض ونجمها المضيف، وعند اتباع مثل هذه المسارات، غالبًا ما تمر إلى مواقع حجب الضوء. ولهذا السبب يعتبر هذا الكوكب المكتشف حديثًا بعيدًا بشكل غير عادي، حيث يستغرق الكوكب 272 يومًا للالتفاف حول نجمه.

كما يعد النجم الآن واحدًا من ألمع النجوم المعروفة التي تستضيف كوكبًا عابرًا في المنطقة الصالحة للسكن حيث قد يوجد الماء السائل.

وكشفت ملاحظات المتابعة للنظام عن المزيد من الخصائص المميزة. يدور النجم حول كوكب ثانٍ لم يتم تأكيده بعد بمدار مدته 34 يومًا، والأكثر إثارة للاهتمام، يدور حول نجم آخر. يوفر الهيكل الفريد نقطة بيانات قيمة للعلماء الذين يحاولون فهم كيفية تشكل الكواكب وبقائها في مدارات مستقرة في العديد من الأنظمة النجمية. الباحثين حالياً النتائج التي توصلوا إليها في 30 أبريل مجلة الفيزياء الفلكية.

تقول نورا آيسنر، الباحثة المشاركة في مركز الفيزياء الفلكية الحاسوبية التابع لمعهد فلاتيرون في مدينة نيويورك: “إن العثور على كواكب في أنظمة نجمية متعددة أمر بالغ الأهمية لفهمنا لكيفية تشكل الكواكب المختلفة من نفس المادة”.

تتشكل النجوم والأنظمة الكوكبية عندما تبدأ سحب الغاز والغبار في الاندماج. عندما يتشكل نجم مع نجم آخر، يمكن للزوج أن يشكل نظام نجمي ثنائي. يقول آيزنر: “هذا الاكتشاف مثير للغاية”، لأنه من المقدر أن احتمالية تشكل الكواكب في أنظمة النجوم الثنائية هي النصف مقارنة بالأنظمة ذات النجم الواحد.

تم التعرف على الكوكب المكتشف حديثًا – والذي يسمى رسميًا TOI 4633 c، ولكن أطلق عليه العلماء بيرسيفال (على اسم شخصية في سلسلة كتب “هاري بوتر”) – لأول مرة من قبل علماء المواطنين من خلال البيانات التي جمعتها وكالة ناسا. عبور القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية (تيس). ال مشروع بلانيت هانتر تتيح بيانات TESS لأي شخص لديه جهاز كمبيوتر متصل بالإنترنت البحث عن الكواكب غير المكتشفة.

يقول سايمون بنتسن، وهو عالم مواطن دنماركي متطوع في Planet Hunters TESS منذ عام 2018: “في كل مرة أجد فيها عبورًا محتملاً، أستطيع أن أشعر بقلبي ينبض بشكل أسرع وترتفع حماستي”. فهو يساعدنا على فهم تكوين الكوكب ويجيب على أسئلة أخرى مثيرة للاهتمام.

يساعد العلماء المواطنون علماء الفلك في فرز مجموعات البيانات الهائلة التي تعد كبيرة جدًا بحيث لا يستطيع الباحثون تحليلها بمفردهم. وحتى الآن، سمح البرنامج لـ 43 ألف متطوع من 90 دولة بفهرسة 25 مليون مادة. يحظى العلماء المواطنون بأهمية خاصة في العثور على الكواكب الخارجية التي تدور في مدارات طويلة لأن هذه الأجسام يصعب على أجهزة الكمبيوتر التعرف عليها.

يقول آيزنر، الباحث الرئيسي في Planet Hunter's Tess: “يتمتع العقل البشري بقدرة مذهلة حقًا على التعرف على الأنماط وتصفية الضوضاء. بينما تكافح خوارزمياتنا لتحديد هذه الكواكب طويلة العمر، فإن العلماء المواطنين لا يفعلون ذلك”.

بعد أن أشار 15 عالمًا مواطنًا إلى وجود كوكب محتمل، قرر آيزنر وفريقه إلقاء نظرة فاحصة. أظهرت دراسة متابعة للسرعة الشعاعية للنجم -والتي بحثت عن تذبذبات صغيرة في حركة النجم تكشف عن قوة الجاذبية لرفاقه القريبين- وجود كوكب ثانٍ محتمل بالقرب من النجم.

وكشفت الصور والبيانات الأرشيفية أن ما اعتقده العلماء في الأصل أنه نجم واحد كان في الواقع نجمين. المجرتان المتوازيتان قريبتان جدًا حاليًا بحيث لا يمكن تمييزهما بشكل فردي من وجهة نظرنا على الأرض. ومع ذلك، فإن الملاحظات الأرشيفية للنجم التي تم جمعها على مدى 119 عامًا الماضية تظهر أن النظام هو في الواقع زوج من النجوم الثنائية.

يمتلك الكوكب الخارجي الجديد ثاني أطول مدار لأي كوكب تم اكتشافه بواسطة بيانات TESS وهو واحد من خمسة مدارات أطول من 100 يوم. يقول آيزنر: “هذا الكوكب رائع من نواحٍ عديدة”. “إنه رائع بسبب مداره، ورائع لوجوده في المنطقة الصالحة للسكن ورائع لأنه يدور حول نجم ساطع.”

على الرغم من أن العلماء يعتبرون الكوكب في المنطقة الصالحة للسكن، إلا أنهم لا يوصون به كوجهة لقضاء إجازتك القادمة بين النجوم. ليس لدى TOI 4633 c سطح صلب، ومن المحتمل أن يكون غلافه الجوي سميكًا بالبخار والهيدروجين والميثان. ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات السابقة أن الكواكب طويلة الأمد من المرجح أن يكون لديها أقمار صناعية أو أقمار، والتي يمكن أن توفر أسطحًا صلبة تتشبث بها الحياة.

يقول آيزنر: “لو كان لهذا الكوكب قمر، لكان للقمر سطح صلب سيكون مكانًا مثاليًا للعثور على الماء”. في المستقبل، يمكن استهداف حملات اكتشاف الكواكب الخارجية من خلال حملات الكشف عن القمر الخارجي مع سطوع النظام ومداره الطويل، وكلاهما من شأنه أن يساعد في اكتشاف القمر الخارجي.

على الرغم من أن العلماء حريصون على معرفة المزيد عن النظام، إلا أنه سيستغرق الأمر 30 عامًا على الأقل قبل أن يكون النجمان بعيدان بما يكفي لتحديد التركيب الدقيق للنظام النجمي. إن التأكد مما إذا كانت الكواكب تدور حول نفس النجم أو نجوم مختلفة سيساعد في تحسين فهمنا للمدة التي تظل فيها هذه الأنظمة مستقرة.

سيساعد هذا العلماء على تقديم تنبؤات أفضل للعثور على كواكب خارجية جديدة. في الواقع، ما يقرب من نصف النجوم الشبيهة بالشمس تحتل أنظمة نجمية متعددة.

يقول آيزنر: “إذا تمكنا من التحكم في مكان دوران الكواكب، فإن ذلك من شأنه أن يوفر خطوة نحو فتح فهمنا لتكوين الكواكب الخارجية”. “في يوم من الأيام قد يساعدنا ذلك في النظر إلى النجم وخصائصه وإجراء بعض التخمينات حول الكواكب التي تدور حول هذا النظام.”

يشجع آيسنر المهتمين بالتطوع مع Planet Hunters TESS قم بزيارة الموقع الإلكتروني للمشروع.