في الثلاثين عامًا الماضية ، تم اكتشاف آلاف الكواكب خارج الطاقة الشمسية خارج نظامنا الشمسي. بالنسبة للجزء الأكبر ، تم الكشف عنها من قبل كبلر تلسكوب الفضاء باستخدام تقنية تسمى قياس الضوء العابر. لهذه الطريقة ، يقوم الفلكيون بقياس الانخفاضات الدورية في سطوع النجم - والتي هي نتيجة لمرور الكواكب أمامها بالنسبة للمراقب - لتأكيد وجود الكواكب.
بفضل جهد بحثي جديد قام به فريق من علماء الفلك المحترفين والهواة ، تم اكتشاف شيء أصغر بكثير من الكواكب يدور حول نجم بعيد. وفقا لدراسة جديدة نشرها فريق البحث ، لوحظت ستة exocomets تدور حول KIC 3542116 ، وهو نوع طيف F2V نجم يقع على بعد 800 سنة ضوئية من الأرض. هذه المذنبات هي أصغر الأشياء حتى الآن التي تكشف عن طريقة قياس الضوء العابر.
الدراسة التي تفصل نتائجها ، بعنوان "Exocomets العابرة من المحتمل كشفها Kepler" ، ظهرت مؤخرًا في الإشعارات الشهرية للفلكي الملكي المجتمع. بقيادة الفريق شاول رابابورت من معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تألف الفريق أيضًا من علماء الفلك الهواة ، وأعضاء مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، وجامعة تكساس ، وجامعة نورث إيسترن ، ومركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا.
هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام قياس الضوء العابر للكشف عن كائن صغير مثل المذنبات. كانت هذه المذنبات عبارة عن كرات من الجليد والغبار - قابلة للمقارنة في الحجم مع مذنب هالي - تم العثور عليها وهي تسير بسرعة حوالي 160934 كم / ساعة (100000 ميل / ساعة) قبل تبخيرها. تمكن الباحثون من اكتشافها عن طريق انتقاء ذيولها ، وهي سحب الغبار والغاز التي تتكون عندما تقترب المذنبات من نجمها وتبدأ في التسامي.
لم تكن هذه المهمة سهلة ، حيث تمكنت ذيولها من إخفاء حوالي عُشر 1٪ فقط من ضوء النجم. كما أوضح شاول رابابورت ، وهو أيضًا أستاذ فخري للفيزياء في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء ، في بيان صحفي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا:
"إنه لأمر مدهش أنه يمكن اكتشاف شيء ما بحجم عدة مرات أصغر من الأرض من خلال حقيقة أنها تنبعث منها الكثير من الحطام. إنه لأمر مدهش جدًا أن تكون قادرًا على رؤية شيء صغير جدًا ، بعيدًا جدًا. "
يعود الفضل في الكشف الأصلي إلى توماس جاكوبس ، عالم الفلك الهواة الذي يعيش في بلفيو ، واشنطن ، وهو عضو في Planet Hunters. تم إنشاء هذا المشروع العلماء المواطن لأول مرة من قبل جامعة ييل ويتكون من علماء الفلك الهواة الذين كرسوا وقتهم للبحث عن الكواكب الخارجية. يتم منح الأعضاء الوصول إلى البيانات من تلسكوب كيبلر الفضائي على أمل أن يلاحظوا أشياء قد تفوتها خوارزميات الكمبيوتر.
في شهر يناير ، بدأ جاكوبس في مسح أربع سنوات من البيانات التي تم الحصول عليها أثناء كبلرالمهمة الرئيسية. خلال هذه المرحلة التي استمرت من 2009 إلى 2013 ، كبلر مسح أكثر من 200000 نجمة وإجراء قياسات لمنحنيات الضوء الخاصة بهم. بعد خمسة أشهر من فحص البيانات (في 18 مارس) ، لاحظ العديد من أنماط الإضاءة الغريبة وسط ضوضاء في الخلفية قادمة من KIC 3542116. كما قال جاكوبس:
"إن البحث عن أشياء ذات أهمية في بيانات كيبلر يتطلب الصبر والمثابرة والمثابرة. بالنسبة لي هو شكل من أشكال البحث عن الكنز ، مع العلم أن هناك حدثًا مثيرًا للاهتمام في انتظار اكتشافه. إن الأمر كله يتعلق بالاستكشاف وأن تكون في رحلة صيد حيث سافر القليل منهم من قبل ".
على وجه التحديد ، كان جاكوبس يبحث عن علامات عبور فردي ، وهي ليست مثل تلك التي تسببها الكواكب التي تدور حول نجم (أي دورية). أثناء النظر إلى KIC 3542116 ، لاحظ ثلاث عمليات عبور فردية ، ثم نبه Rappaport و Andrew Vanderburg ، كعالم فيزياء فلكية في جامعة تكساس وعضو في CfA. عمل جاكوبس مع الرجلين في الماضي ، وأراد رأيهما في هذه النتائج.
كما أشار المقرر ، كانت عملية تفسير البيانات صعبة ، لكنها مجزية. في البداية ، أشاروا إلى أن أذرع الضوء لا تشبه تلك التي تسببها العبور الكواكب ، والتي تتميز بانخفاض مفاجئ وحاد في الضوء ، يليه ارتفاع حاد. مع مرور الوقت ، لاحظ المقرر عدم التماثل في أعمدة الضوء الثلاثة التي تشبه الكواكب المتحللة ، والتي لاحظوها من قبل.
قال رابابورت: "لقد جلسنا على هذا لمدة شهر ، لأننا لم نكن نعرف ما هو - لا يبدو عبور الكوكب هكذا". "ثم حدث لي أن" مهلا ، هذه تبدو وكأنها شيء رأيناه من قبل "... كنا نعتقد أن النوع الوحيد من الجسد الذي يمكن أن يفعل الشيء نفسه ولا يتكرر هو الجسم الذي ربما يتم تدميره في النهاية. الشيء الوحيد الذي يناسب الفاتورة ، ولديه كتلة صغيرة بما يكفي للتدمير ، هو المذنب ".
بناءً على حساباتهم ، التي أشارت إلى أن كل مذنب حجب حوالي عُشر 1٪ من ضوء النجم ، خلص فريق البحث إلى أن المذنب من المحتمل أن يتحلل تمامًا ، مما يخلق ممر غبار يكفي لحجب الضوء لعدة أشهر قبل اختفت. بعد إجراء ملاحظات إضافية ، لاحظوا أيضًا ثلاث عمليات عبور أخرى في نفس الفترة الزمنية كانت مشابهة لتلك التي لاحظها جاكوبس.
إن حقيقة أن هذه exocomets الستة قد انتقلت قريبًا جدًا من نجمها في السنوات الأربع الماضية تثير بعض الأسئلة المثيرة للاهتمام ، ويمكن أن يكون للإجابة عنها آثارًا شديدة على الأبحاث خارج الطاقة الشمسية. يمكن أن يعزز أيضًا فهمنا لنظامنا الشمسي. كما أوضح فاندربيرغ:
"لماذا يوجد الكثير من المذنبات في الأجزاء الداخلية من هذه الأنظمة الشمسية؟ هل هذه حقبة قصف متطرفة في هذه الأنظمة؟ كان هذا جزءًا مهمًا حقًا من تكوين نظامنا الشمسي وربما جلب الماء إلى الأرض. ربما دراسة exocomets ومعرفة سبب وجودها حول هذا النوع من النجوم ... يمكن أن يعطينا نظرة ثاقبة حول كيفية حدوث القصف في أنظمة شمسية أخرى. "
بين 4.1 و 3.8 مليار سنة مضت ، شهد النظام الشمسي أيضًا فترة من نشاط المذنبات المكثف المعروف باسم القصف الثقيل المتأخر. خلال هذا الوقت ، يعتقد أن الكويكبات والمذنبات قد أثرت على الأجسام في النظام الشمسي الداخلي بشكل منتظم. ومن المثير للاهتمام أن هذه الفترة من القصف الشديد يعتقد أنها كانت المسؤولة عن توزيع المياه على الأرض والكواكب الأرضية الأخرى.
كما هو مذكور ، ينتمي KIC 3542116 إلى النوع الطيفي F2V ، وهو فئة من النجوم ذات اللونين الأصفر والأبيض تبلغ كتلتها من 1 إلى 1.4 مرة مثل شمسنا ومشرقة جدًا. نظرًا لأنها قابلة للمقارنة من حيث الحجم والكتلة مع شمسنا ، فمن الممكن أن تكون فترة القصف التي تمر بها مشابهة لما مرت به المجموعة الشمسية. لذلك يمكن أن تخبرنا مشاهدته وهو يتكشف الكثير عن كيفية تأثير نشاط مماثل على تطور مجموعتنا الشمسية منذ مليارات السنين.
بالإضافة إلى أهمية الدراسة في دراسة الفيزياء الفلكية وعلم الفلك ، فإنه يوضح أيضًا الدور الهام الذي يلعبه العلماء المواطنون اليوم. لولا العمل الدؤوب الذي قام به جاكوبس ، الذي قام بفحص بيانات كيبلر بين العمل في وظيفته اليومية وعطلات نهاية الأسبوع ، لما كان هذا الاكتشاف ممكنًا.
قال Rappaport: "يمكنني تسمية 10 أنواع من الأشياء التي وجدها هؤلاء الأشخاص في بيانات Kepler والتي لم تتمكن الخوارزميات من العثور عليها ، نظرًا لقدرة التعرف على الأنماط في العين البشرية". "يمكنك الآن كتابة خوارزمية كمبيوتر للعثور على هذا النوع من شكل المذنب. لكنهم فقدوا في عمليات البحث السابقة. كانت عميقة بما يكفي ولكن لم يكن لديها الشكل الصحيح الذي تمت برمجته في الخوارزميات. أعتقد أنه من الإنصاف أن نقول أنه لم يتم العثور على أي خوارزمية ".
يتوقع فريق البحث في المستقبل أن يستمر القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) - الذي سيقوده معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - في إجراء نوع البحث الذي يقوم به كيبلر.
