تم اكتشاف كوكب خارجي فائق الأرض في المنطقة الصالحة للسكن لنجمه على بعد أقل من 20 سنة ضوئية، مما وضعه بالقرب من أعلى قائمة أفضل الأماكن للبحث عن الحياة خارج نظامنا الشمسي.
ويدور الكوكب، المعروف باسم GJ 251c، حول أ قزم أحمر نجمة 18.2 سنة ضوئية بعيدا في كوكبة تَوأَم، التوأم. كتلة الكوكب أكبر بأربع مرات من تلك الأرضمما يجعلها “أرضًا خارقة” – كوكب صخري أكبر وأضخم من كوكبنا.
في المنطقة الصالحة للسكن، والتي يشار إليها أحيانًا باسم منطقة المعتدلالظروف مواتية لتواجد الماء السائل على سطح كوكب يتمتع بغلاف جوي مناسب.
تم اكتشاف GJ 251c بفضل الملاحظات التي امتدت على مدى 20 عامًا، بحث خلالها العلماء عن تمايل طفيف للنجم الأم في العالم ناتج عن جاذبية الكوكب. وبينما يتأرجح النجم قليلًا تجاهنا وبعيدًا عنا، فإننا نرى انزياح دوبلر في سرعته الشعاعية التي يمكن قياسها باستخدام مطياف.
ومن المعروف وجود كوكب آخر في النظام، وهو GJ 251b، الذي تم اكتشافه عام 2020 ويدور حول نجمه كل 14 يومًا على مسافة 7.6 مليون ميل (12.2 مليون كيلومتر). باستخدام بيانات الأرشيف من التلسكوبات في جميع أنحاء العالم، تمكن فريق من علماء الفلك، بما في ذلك ماهاديفان، من تحسين دقة قياسات السرعة الشعاعية للكوكب GJ 251b.
قام الفريق بعد ذلك بدمج هذه البيانات المنقحة مع ملاحظات جديدة وعالية الدقة من مكتشف الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن (HPF)، وهو عبارة عن مطياف للأشعة تحت الحمراء القريبة على تلسكوب Hobby-Eberly في مرصد ماكدونالد في تكساس. وكشف هذا عن إشارة كوكبية ثانية تنتمي إلى عالم يعادل كتلة الأرض أربع مرات ويدور حول النجم كل 54 يومًا. تم تأكيد ذلك بعد ذلك من خلال القياسات باستخدام مطياف NEID الموجود على تلسكوب WIYN الذي يبلغ قطره 3.5 متر في مرصد Kitt Peak الوطني في أريزونا.
وعلى الرغم من أن الأمر قد يبدو واضحًا ومباشرًا، إلا أن التحدي المتمثل في اكتشاف الكوكب كان هائلاً في الواقع.
النجوم تتأجج وتتموج باستمرار عندما تنفجر فقاعات الحمل الحراري إلى أسطحها المرئية وتتناثر بروزاتها في الفضاء. وهذا يخلق خلفية صاخبة لما يسمى بالنشاط الفلكي الذي يظهر كخطوط دوبلر المتغيرة في طيف النجم. يعد انتقاء إشارات السرعة الشعاعية المنزاحة بواسطة دوبلر من هذا الضجيج أمرًا صعبًا، ويتطلب قدرًا كبيرًا من النمذجة للشكل الذي يجب أن تبدو عليه الإشارة الكوكبية.
وقال ماهاديفان: “إنها لعبة صعبة من حيث محاولة التغلب على النشاط النجمي بالإضافة إلى قياس إشاراته الدقيقة، واستخلاص إشارات طفيفة مما هو في الأساس هذا المرجل الرغوي للغلاف المغناطيسي لسطح النجم”.
والآن بعد أن عرفنا المزيد عن هذا الكوكب، أصبح بإمكان علماء الفلك التخطيط لملاحظاتهم المستقبلية.
من المحتمل أن يكون GJ 251c بعيدًا جدًا عن نجمه تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) للبحث عن علامات وجود الغلاف الجوي حوله. قد يكون الجيل التالي من التلسكوبات ذات الـ 30 مترًا قادرًا على اكتشاف الغلاف الجوي للكوكب عبر طريقة البحث عن الضوء المنعكس عن سطحه أو غلافه الجوي، لكن من المحتمل أن يتطلب الأمر مرصد العوالم الصالحة للسكن، وهو تلسكوب فضائي عملاق مخطط له ومن المؤمل إطلاقه في أربعينيات القرن الحالي، لتوصيف GJ 251c بشكل كامل.
وقال كوري بيرد من جامعة كاليفورنيا في إيرفاين، الذي شارك في البحث: “نحن في طليعة التكنولوجيا والتحليل باستخدام هذا النظام”. “نحن بحاجة إلى الجيل القادم من التلسكوبات لتصوير هذا المرشح مباشرة.”
على الرغم من أن ماهاديفان وصف GJ 251c بأنه “واحد من أفضل المرشحين في البحث عن توقيع الحياة في الغلاف الجوي”، في إشارة إلى كيفية بحثنا عن التوقيعات الحيوية في الغلاف الجوي للكوكب، إلا أنه لا يزال هناك فيل في الغرفة: نجمه.
بنسبة 36% كتلة شمسناالنجم GJ 251 هو قزم أحمر. اكتشف علماء الفلك الآن العديد من الكواكب الصخرية في المنطقة الصالحة للحياة للأقزام الحمراء، بما في ذلك Proxima Centauri b وTRAPPIST-1e وf، وTeegarden's Star b. ومع ذلك، فإن الأقزام الحمراء مشهورة بأعصابها العنيفة التي تتناقض مع مكانتها الضئيلة، مما يؤدي إلى إطلاق توهجات قوية منتظمة يمكن بمرور الوقت تجريد كوكب من غلافه الجوي. على سبيل المثال، ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي للكواكب الثلاثة الداخلية ترابيست-1 ولم يجد أي دليل على وجود غلاف جوي، في حين أن ملاحظاته عن الكوكب الرابع، e، لا تزال حتى الآن غير حاسمة. وقد أصبح بعض علماء الفلك الآن متشككين في ذلك أرضيمكن للعوالم المشابهة أن تزدهر حول الأقزام الحمراء.
ما يفعله GJ 251c هو أنه أبعد قليلاً عن نجمه من كواكب المنطقة الصالحة للسكن الموجودة حول الأقزام الحمراء الأخرى. ويرجع ذلك إلى أن نجمه أكبر قليلاً من تلك النجوم الأخرى، وبالتالي أكثر سخونة، مما يدفع المنطقة الصالحة للسكن إلى أبعد. من الممكن أن يكون GJ 251c بعيدًا بما يكفي عن نجمه لتجنب أسوأ نوبات الغضب، وإذا كان مسلحًا بغلاف جوي سميك ومجال مغناطيسي كوكبي قوي، فمن الممكن أن يقاوم رياح النجم النجمية التي تجرد غلافه الجوي بعيدًا.
ومع ذلك، في الوقت الحاضر، يبقى هذا مجرد تخمين. وقال ماهاديفان: “لقد حققنا اكتشافًا مثيرًا، ولكن لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن هذا الكوكب”.
تم نشر النتائج في 23 أكتوبر في المجلة الفلكية.
التعليقات