الإعلان عن نظام من سبعة كواكب حول النجم TRAPPIST-1 في وقت سابق من هذا العام أثار موجة من الاهتمام العلمي. لم تكن هذه أكبر مجموعة من الكواكب التي تم اكتشافها حول نجم واحد فقط ، بل كانت حقيقة أن جميع السبعة الأرضية (الصخرية) في الطبيعة مشجعة للغاية. والأمر الأكثر تشجيعاً هو حقيقة أن ثلاثة من هذه الكواكب تدور حول منطقة النجم الصالحة للسكن.
منذ ذلك الوقت ، سعى علماء الفلك لمعرفة كل ما يمكنهم تعلمه عن نظام الكواكب هذا. وبصرف النظر عما إذا كان لديهم أجواء أم لا ، فإن علماء الفلك يتطلعون أيضًا إلى معرفة المزيد عن مداراتهم وظروف سطحهم. بفضل جهود فريق دولي من علماء الفلك بقيادة جامعة واشنطن ، لدينا الآن فكرة دقيقة عن الظروف التي قد تكون على كوكبها الخارجي - TRAPPIST-1h.
وفقًا لدراسة الفريق - "سلسلة رنين ذات سبعة كواكب في TRAPPIST-1" ، والتي تم نشرها مؤخرًا في المجلة علم الفلك الطبيعي - اعتمدوا على بيانات من مهمة كيبلر لتحديد الفترة المدارية للكوكب. على وجه التحديد ، استشاروا البيانات التي تم الحصول عليها خلال الحملة 12 من مهمة K2 ، وهي فترة مراقبة مدتها 79 يومًا استمرت من 15 ديسمبر 2016 إلى 4 مارس 2017.
بقيادة الفريق رودريغو لوجر ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة واشنطن ، كان الفريق على دراية بالفعل بالنمط الموجود في مدارات الكواكب الداخلية الستة للنظام. وقد استند هذا إلى بيانات سابقة قدمها تلسكوب سبيتزر الفضائي ، والتي أشارت إلى أن هذه الكواكب في صدى مداري - أي أن الفترات المدارية الخاصة بها مرتبطة رياضيًا وتؤثر على بعضها البعض.
من هذه البيانات ، قام الفريق بالفعل بحساب أن TRAPPIST-1h سيكون لها فترة مدارية أقل من 19 يومًا فقط. بمجرد استشارتهم لبيانات K2 ، لاحظوا أنه خلال فترة المراقبة التي تبلغ 79 يومًا ، قام TRAPPIST-1h بأربع عبور للنجم - والتي عملت على فترة مدارية من 18.77 يومًا. بعبارة أخرى ، وجد الفريق أن ملاحظاتهم كانت متسقة مع حساباتهم.
كانت هذه النتيجة بمثابة ارتياح مرحب به لوغر وزملائه. كما ذكر في بيان صحفي لـ UW:
"TRAPPIST-1h كان بالضبط حيث تنبأ فريقنا بذلك. لقد جعلني أشعر بالقلق لفترة من الوقت لأننا كنا نرى ما نريد رؤيته. الأشياء ليست تقريبًا كما تتوقع في هذا المجال - عادة ما تكون هناك مفاجآت في كل زاوية ، ولكن النظرية والملاحظة تتطابق تمامًا في هذه الحالة ".
يعني اكتشاف هذا الرنين أن TRAPPIST-1 قد سجل رقمًا قياسيًا آخر. بالنسبة للمبتدئين ، فقد اشتهرت بالفعل من كونها أحد أنظمة النجمين فقط لاستضافة سبعة كواكب تعمل بالطاقة الشمسية - والآخر هو نظام النجوم HR 8832 ، وهو نجم متغير من النوع K3V المتسلسل الرئيسي يقع على بعد 21 سنة ضوئية. ثانيًا ، لديها أكثر الكواكب الأرضية المؤكدة التي يمكن اكتشافها في نظام نجمة واحدة حتى الآن.
ولكن مع هذه البيانات الأخيرة ، يحمل TRAPPIST-1 الآن الرقم القياسي لوجود معظم الكواكب في صدى مداري أيضًا. كان أصحاب المكان السابق Kepler-80 و Kepler-223 ، وكلاهما لهما أربعة كواكب في صدى مداري. وفقًا لوغر ، من المحتمل أن يكون هذا الرنين قد تأسس عندما كان نظام TRAPPIST-1 لا يزال صغيرًا وكانت الكواكب لا تزال في طور التكوين. كما أوضح لوغر:
"البنية الرنانة ليست مصادفة ، وتشير إلى تاريخ ديناميكي مثير للاهتمام من المرجح أن الكواكب هاجرت إلى الداخل في خطوة قفل. وهذا يجعل النظام بمثابة اختبار كبير لتشكيل الكوكب ونظريات الهجرة. لذا يمكننا أن ننظر إلى كوكب كان صالحًا للسكن في السابق وتجمد منذ ذلك الحين ، وهو أمر مدهش للتفكير فيه وهو أمر رائع لدراسات المتابعة ".
احتمال أن الكواكب حققت رقابتها المدارية الحالية في وقت مبكر من تاريخ النظام يمكن أن يعني أيضًا أن TRAPPIST-1h كان صالحًا للسكن ذات مرة. بينما تدور ثلاثة كواكب تدور حول منطقة النجم الصالحة للسكن (TRAPPIST-1 d و e و f) ، يدور TRAPPIST-1h حول النجم على مسافة حوالي 10 مليون كيلومتر (6 ملايين ميل) ، مما يجعله بعيدًا عن متناول منطقة النجم الصالحة للسكن.
في الواقع ، على هذه المسافة ، يحصل TRAPPIST-1h على قدر كبير من الطاقة من الشمس مثل كوكب قزم سيريس (الموجود في نظامنا الشمسي في حزام الكويكبات الرئيسي ، بين المريخ والمشتري) ، مما يؤدي إلى متوسط درجة حرارة سطح تبلغ 173 كلفن. (-100 درجة مئوية ؛ -148 درجة فهرنهايت). ولكن في الماضي ، عندما كان نجمه أكثر سطوعًا وأكثر حرارة ، ربما حصل الكوكب على طاقة كافية ليكون سطحه دافئًا بما يكفي لدعم الماء السائل.
قال لوغر: "يمكننا إذن أن ننظر إلى كوكب كان صالحًا للسكن في الماضي ، وتجمد منذ ذلك الحين ، وهو أمر مدهش للتفكير فيه وهو أمر رائع لدراسات المتابعة" TRAPPIST-1 هو أيضًا مرشح رئيسي لدراسة المتابعة نظرًا لقربه. يقع هذا النجم ونظام الكواكب الخاص به على بعد 39.5 سنة ضوئية فقط من الأرض ، ويوفران بعض الفرص الاستثنائية لدراسة الكواكب الخارجية وسكن النجوم من النوع M.
أبعد من ذلك ، أظهرت هذه الدراسة أيضًا أنه على الرغم من فشل عجلتي التفاعل ، لا تزال مهمة كيبلر مفيدة للغاية عندما يتعلق الأمر بدراسة الكواكب الخارجية. على الرغم من حقيقة أن الحفاظ على ثبات نظام TRAPPIST-1 يمثل تحديات مفيدة ، إلا أن كبلر لا يزال قادرًا على إنتاج معلومات موثوقة تتوافق مع حسابات الفريق.
بالإضافة إلى تحديد الفترة المدارية لـ TRAPPIST-1h ، استخدم الفريق بيانات K2 لتمييز مدارات الكواكب الستة الأخرى بشكل أكبر ، واستبعاد إمكانية وجود المزيد من الكواكب في النظام ، ومعرفة المزيد عن النجم نفسه (مثل دورانه فترة ومستوى النشاط). ستكون هذه المعلومات حاسمة أيضًا في تحديد ما إذا كان أي من الكواكب الواقعة داخل منطقة النجم الصالحة للسكن يمكن أن تكون صالحة للسكن أم لا.
كان اكتشاف نظام TRAPPIST-1 حدثًا تم صنعه لسنوات عديدة. لكن معدل اكتشاف الاكتشافات الجديدة كان مثيرًا للإعجاب. في السنوات القادمة ، مع نشر الجيل القادم من الباحثين عن الكواكب - مثل تلسكوب جيمس ويب والقمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (تيس) - سنتمكن من الحفر بشكل أعمق ومعرفة المزيد.
واحرص على الاستمتاع بهذا الفيديو للرنين المداري TRAPPIST-1 ، بإذن من الأستاذ المساعد دانييل فابريكي من جامعة شيكاغو:
