اكتشف تلسكوب ناسا الجديد للبحث عن الكواكب ، TESS (القمر الصناعي للمسح الكواكب الخارجية العابرة) ، أول عالم له بحجم الأرض. على الرغم من أن كوكب بحجم الأرض ، ورفيقه الساخن من نبتون ، تم رصدهما لأول مرة بواسطة TESS في يناير 2019 ، فقد استغرق الأمر حتى الآن لتأكيد حالتهما من خلال ملاحظات المتابعة الأرضية. تم نشر هذا الاكتشاف في مجلة The Astrophysical Journal Letters.
عندما تم التخطيط لـ TESS ، كانت الفكرة هي العثور على الكواكب الخارجية الواعدة بالقرب من أقرب النجوم وأكثرها سطوعًا. وهذا من شأنه أن يجعل ملاحظات المتابعة أسهل بكثير. حسب العلماء أن TESS سوف تجد حوالي 300 كوكبًا خارجيًا بحجم الأرض أو حجم الأرض الفائقة في مهمتها التي تستغرق عامين. لذا فإن العثور على الأول هو أمر مهم.
إن TESS مُكلف بإيجاد الكواكب الخارجية ، ولكن ليس فقط أي كواكب خارجية. كانت الفكرة وراء المهمة هي العثور على أصغر حجم الأرض. عثر سلف تيس ، تلسكوب كيبلر الفضائي ، على الكثير من الكواكب الخارجية ، لكن معظمها أكبر بكثير من الأرض. هذا أمر منطقي حيث يسهل العثور على أكبر منها.
"من المثير للغاية أن TESS ، التي تم إطلاقها قبل حوالي عام ، هي بالفعل مغيّر للعبة في مجال صيد الكواكب."
جوانا تيسكي ، معهد كارنيجي للعلوم.
وقالت جوانا تيسكي من معهد كارنيجي للعلوم ، المؤلف الثاني في الصحيفة: "من المثير للغاية أن TESS ، التي تم إطلاقها قبل حوالي عام ، هي بالفعل مغيّر للعبة في مجال صيد الكواكب". "تقوم المركبة الفضائية بمسح السماء ونتعاون مع مجتمع متابعة TESS للإبلاغ عن أهداف مثيرة للاهتمام للملاحظات الإضافية باستخدام التلسكوبات والأدوات الأرضية."
تدور كل من هذه الكواكب المكتشفة حديثًا حول نجم تسلسل رئيسي برتقالي يسمى HD 21749 ، على بعد 53 سنة ضوئية من الأرض ، وحوالي 70٪ من كتلة الشمس. الكواكب هما الكواكب الوحيدة المعروفة في هذا النظام الشمسي. يسمى حجم الأرض بـ HD 21749c ، ويسمى الكوكب الفرعي نبتون الساخن HD 21749b.
يظهر معهد كارنيجي للعلوم بشكل بارز في هذا الاكتشاف لأنهم جزء من الكونسورتيوم الذي يدير مرصد لاس كامباناس في تشيلي ، حيث توجد تلسكوبات ماجلان. يحتوي تلسكوب ماجلان الثاني على أداة فريدة متصلة به تسمى PFS أو Planet Finder Spectrograph ، والتي تم تطويرها من قبل العلماء المشاركين في هذه الدراسة. ساعد PFS في تأكيد هذين الكوكبين ، وقياس أيضًا كتلة HD 21749b ، نبتون الفرعية.
استخدم الفريق PFS للتحقق من اكتشافات TESS لأن PFS يعتمد على طريقة السرعة الشعاعية ، والتي تعد حاليًا الطريقة الوحيدة لتحديد كتلة كوكب خارجي فردي. وإذا كنت لا تعرف الكتلة ، فلا يمكنك تحديد كثافة أو تكوين الكوكب.
تعتمد PFS على الجاذبية لقياس كتلة كوكب خارج المجموعة الشمسية. النجم ، في هذه الحالة HD 21749 ، له تأثير قوي على الكواكب التي تدور حوله. لكن الجاذبية تعمل في كلا الاتجاهين. يضفي سحب الجاذبية للكوكب تمايلًا طفيفًا على النجم ، والذي يمكن لـ PFS اكتشافه. كلما كان تمايل النجم المضيف أكبر ، كان الكوكب أكثر ضخامة.
وأضاف تيسكي: "PFS هي واحدة من الأدوات الوحيدة في نصف الكرة الجنوبي التي يمكنها إجراء هذه الأنواع من القياسات". "لذا ، سيكون جزءًا مهمًا جدًا من توصيف الكواكب التي عثر عليها في مهمة TESS."
تجد طرق المراقبة المختلفة أنواعًا مختلفة من الكواكب. كل طريقة متحيزة بطريقتها الخاصة ، والعلماء يعرفون ذلك ويخططون له. في حالة TESS ، تم تصميمه للعثور على الكواكب التي تدور حول نجمهم بسرعة نسبيًا ، عادةً في أقل من 10 أيام. عندما تفكر في الأمر ، يمكنك أن ترى السبب.
"كان هناك بعض الأعمال البوليسية المعنية ، وكان الأشخاص المناسبون موجودين في الوقت المناسب."
ديانا دراجومير ، مؤلفة رئيسية لمعهد Kavli للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
إذا استغرق كوكب ما وقتًا غير عادي لتدور حول نجمه ، مثل أورانوس على سبيل المثال ، والذي يستغرق 84 عامًا لتدور حول الشمس ، فقد تضطر إلى التحديق في النجم الذي يدور حوله لفترة طويلة قبل أن تتمكن من اكتشافه. إذا استغرق الأمر 10 أيام فقط ، فلن تضطر إلى ربط موارد المراقبة لفترة طويلة لاكتشافها.
في هذا الاكتشاف ، يحتوي HD 21749b على أطول فترة مدارية لأي من الكواكب الخارجية TESS حتى الآن ، في حوالي 36 يومًا. بسبب طريقة عمل TESS ، جعل ذلك من الصعب تمييز نبتون الفرعية في البيانات.
وقالت الكاتبة الرئيسية ديانا دراجومير من معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "كان هناك بعض الأعمال التحريرية المعنية ، وكان الأشخاص المناسبون موجودين في الوقت المناسب". "لكننا كنا محظوظين ، وقد التقطنا الإشارات وكانت واضحة للغاية."
يحتوي نبتون الفرعي ، HD 21749b ، على حوالي 23 ضعف كتلة الأرض ونصف قطره حوالي 2.7 مرة من الأرض. تشير الكثافة المقيسة إلى أن الكوكب ليس صخريًا ، وأن له جوًا كبيرًا. قد يساعد هذا علماء الفلك على فهم الأجواء على هذه الأنواع من الكواكب.
ولكن على الرغم من أن اكتشاف نبتون الفرعي مثير لأسباب علمية ، إلا أنه قد يكون أكثر إثارة للأخوة HD 21749c. يستغرق الأمر ثمانية أيام فقط لتدور حول النجم ، وهو أقرب كثيرًا إلى حجم الأرض. ومع ذلك ، لن يكون قياس كتلة وكثافة هذا الكوكب سهلاً.
قال شارون وانغ ، أحد مؤلفي الورقة: "إن قياس الكتلة الدقيقة وتكوين مثل هذا الكوكب الصغير سيكون تحديًا ، ولكنه مهم لمقارنة HD 21749c بالأرض". "يواصل فريق كارنيجي PFS جمع البيانات حول هذا الكائن مع وضع هذا الهدف في الاعتبار".
"بالنسبة للنجوم القريبة جدًا والمشرقة جدًا ، توقعنا العثور على ما يصل إلى اثنتي عشرة كواكب بحجم الأرض".
ديانا دراجومير ، مؤلفة رئيسية لمعهد Kavli للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
سيسمح نظام TESS لعلماء الفلك بإجراء قياسات أكثر دقة من كيبلر. مع TESS ، يجب أن يكونوا قادرين على قياس كتلة الكواكب الخارجية وتكوينها الجوي وخصائص أخرى. على الرغم من أن الكواكب الخارجية ، والكواكب الخارجية الأصغر حجمًا في الأرض ، ليست نادرة في درب التبانة ، لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه عنها.
لا يمكننا وصف تنوعهم بدقة حتى الآن. ما زلنا في البداية ، وهو أمر مثير ، وهذا الحماس يتصاعد بينما تقوم TESS بعملها.
قال دراجومير: "بالنسبة للنجوم القريبة جدًا والمشرقة جدًا ، توقعنا العثور على ما يصل إلى اثنتي عشرة كواكب بحجم الأرض". "ها نحن هنا - سيكون هذا هو أول حدث لنا ، وهو علامة بارزة لـ TESS. إنه يحدد المسار للعثور على كواكب أصغر حول النجوم الأصغر ، وقد تكون هذه الكواكب صالحة للسكن. "
مصادر:
- ورقة بحثية: "تيس" تسلم أول كوكب بحجم الأرض ومنبه دافئ
- بيان صحفي: TESS تجد أول كوكب بحجم الأرض
- ناسا: الصفحة الرئيسية لـ TESS
