يصور هذا الرسم التوضيحي كوكبًا مخفيًا جزئيًا في وهج نجمه المضيف ونجمًا قريبًا منه. بعد فحص عدد من النجوم الثنائية ، خلص علماء الفلك إلى أن الكواكب بحجم الأرض في العديد من الأنظمة ذات النجمتين قد تمر دون أن يلاحظها أحد من خلال عمليات البحث العابرة ، والتي تبحث عن التغيرات في الضوء من النجم عندما يمر كوكب أمامه. يجعل الضوء المنبعث من النجم الثاني من الصعب اكتشاف التغيرات في ضوء النجم المضيف عندما يمر الكوكب أمامه. الائتمان: مرصد الجوزاء الدولي / NOIRLab / NSF / AURA / J. دا سيلفا
اكتشف علماء الفلك الذين يدرسون الأزواج النجمية أدلة على أنه يمكن أن يكون هناك عدد أكبر من الكواكب بحجم الأرض مما كان يعتقد سابقًا.
قد تفقد بعض عمليات البحث عن الكواكب الخارجية ما يقرب من نصف الكواكب بحجم الأرض حول النجوم الأخرى. تشير النتائج الجديدة التي توصل إليها فريق باستخدام مرصد الجوزاء الدولي وتلسكوب WIYN البالغ ارتفاعه 3.5 متر في مرصد كيت بيك الوطني إلى أن عوالم بحجم الأرض يمكن أن تكون كامنة غير مكتشفة في أنظمة النجوم الثنائية ، مخفية في وهج نجومها الأم. نظرًا لأن نصف النجوم تقريبًا موجودة في أنظمة ثنائية ، فهذا يعني أن علماء الفلك قد يفقدون العديد من العوالم بحجم الأرض.
قد تكون الكواكب بحجم الأرض أكثر شيوعًا مما تم إدراكه سابقًا. استخدم علماء الفلك العاملون في مركز أبحاث أميس التابع لناسا التلسكوبات المزدوجة لمرصد الجوزاء الدولي ، وهو برنامج تابع لمؤسسة NSF NOIRLab ، لتحديد أن العديد من النجوم المستضيفة للكواكب حددتها بعثة TESS التابعة لناسا للبحث عن الكواكب الخارجية.[1] هي في الواقع أزواج من النجوم - تُعرف بالنجوم الثنائية - حيث تدور الكواكب حول أحد النجوم في الزوج. بعد فحص هذه النجوم الثنائية ، خلص الفريق إلى أن الكواكب بحجم الأرض في العديد من الأنظمة ذات النجمتين قد تمر دون أن يلاحظها أحد من خلال عمليات البحث العابرة مثل TESS ، والتي تبحث عن التغييرات في الضوء من النجم عندما يمر كوكب أمامه.[2] يجعل الضوء المنبعث من النجم الثاني من الصعب اكتشاف التغيرات في ضوء النجم المضيف عندما يمر الكوكب.
بدأ الفريق بمحاولة تحديد ما إذا كانت بعض النجوم المضيفة للكواكب الخارجية التي تم تحديدها بواسطة TESS هي في الواقع نجوم ثنائية غير معروفة. يمكن الخلط بين الأزواج المادية من النجوم القريبة من بعضها البعض والنجوم المفردة ما لم يتم رصدها بدقة عالية للغاية. لذلك لجأ الفريق إلى كل من تلسكوبات الجوزاء لفحص عينة من النجوم المضيفة للكواكب الخارجية بتفاصيل مضنية. باستخدام تقنية تسمى التصوير البقعي ،[3] شرع علماء الفلك في معرفة ما إذا كان بإمكانهم اكتشاف رفقاء نجم غير مكتشفين.
باستخدام أدوات Alopeke و Zorro على تلسكوبات Gemini North و South في تشيلي و Hawai'i ، على التوالي ،[4] لاحظ الفريق المئات من النجوم القريبة التي حددتها TESS على أنها مضيفة محتملة للكواكب الخارجية. اكتشفوا أن 73 من هذه النجوم هي في الحقيقة أنظمة نجمية ثنائية ظهرت كنقاط ضوء مفردة حتى تم رصدها بدقة أعلى مع الجوزاء. قالت كاتي ليستر من مركز أبحاث أميس التابع لناسا ، والتي قادت هذا العمل: "من خلال تلسكوبات مرصد الجوزاء التي يبلغ طولها 8.1 مترًا ، حصلنا على صور عالية الدقة للغاية للنجوم المضيفة للكواكب الخارجية واكتشفنا رفقاء نجميين في فواصل صغيرة جدًا".
درس فريق ليستر أيضًا 18 نجمًا ثنائيًا إضافيًا تم العثور عليها سابقًا بين مضيفي الكواكب الخارجية TESS باستخدام NN-EXPLORE Exoplanet و Stellar Speckle Imager (NESSI) على تلسكوب WIYN 3.5 متر في Kitt Peak National Observatory ، وهو أيضًا برنامج NOIRLab التابع لمؤسسة NSF.
بعد تحديد النجوم الثنائية ، قارن الفريق أحجام الكواكب المكتشفة في أنظمة النجوم الثنائية بتلك الموجودة في أنظمة النجم الواحد. لقد أدركوا أن المركبة الفضائية TESS وجدت كواكب خارجية كبيرة وصغيرة تدور حول نجوم مفردة ، لكن وجدت فقط كواكب كبيرة في أنظمة ثنائية.
تشير هذه النتائج إلى أن مجموعة من الكواكب بحجم الأرض يمكن أن تكون كامنة في أنظمة ثنائية ولا يتم اكتشافها باستخدام طريقة العبور المستخدمة من قبل TESS والعديد من التلسكوبات الأخرى الخاصة بصيد الكواكب. كان بعض العلماء قد اشتبهوا في أن عمليات البحث العابر قد تفقد الكواكب الصغيرة في الأنظمة الثنائية ، لكن الدراسة الجديدة توفر دعمًا للرصد لدعمها وتوضح أحجام الكواكب الخارجية المتأثرة.[5]
صرح ليستر: "لقد أظهرنا أنه من الصعب العثور على كواكب بحجم الأرض في أنظمة ثنائية لأن الكواكب الصغيرة تضيع في وهج نجميها الأم". وأضاف ستيف هويل من مركز أبحاث أميس التابع لناسا ، والذي يقود جهود تصوير البقع وشارك في هذا البحث: "تمتلئ" عبورهم بالضوء القادم من النجم المرافق ".
وخلص ليستر إلى أنه "نظرًا لأن ما يقرب من 50٪ من النجوم موجودة في أنظمة ثنائية ، فقد نفقد اكتشاف - وفرصة دراسة - الكثير من الكواكب الشبيهة بالأرض".
إن احتمال هذه العوالم المفقودة يعني أن علماء الفلك سيحتاجون إلى استخدام مجموعة متنوعة من تقنيات الرصد قبل استنتاج أن نظام نجم ثنائي معين لا يحتوي على كواكب شبيهة بالأرض. أوضح ليستر: "يحتاج علماء الفلك إلى معرفة ما إذا كان النجم فرديًا أم ثنائيًا قبل أن يزعموا أنه لا توجد كواكب صغيرة في هذا النظام". "إذا كانت واحدة ، فيمكنك القول إنه لا توجد كواكب صغيرة. ولكن إذا كان المضيف في ثنائي ، فلن تعرف ما إذا كان الكوكب الصغير مخفيًا بواسطة النجم المرافق أم أنه غير موجود على الإطلاق. ستحتاج إلى المزيد من الملاحظات باستخدام أسلوب مختلف لمعرفة ذلك ".
كجزء من دراستهم ، حللت ليستر وزملاؤها أيضًا مدى تباعد النجوم في الأنظمة الثنائية حيث اكتشف TESS الكواكب الكبيرة. وجد الفريق أن النجوم في الأزواج المستضيفة للكواكب الخارجية كانت عادةً أبعد من النجوم الثنائية التي لا يُعرف أن لها كواكب.[6] قد يشير هذا إلى أن الكواكب لا تتشكل حول النجوم التي لها رفقاء نجميون قريبون.
قال مارتن ستيل ، مسؤول برنامج العلوم الفلكية التابع لقسم العلوم الفلكية بمؤسسة العلوم الوطنية: "يوضح هذا المسح التصويري للبقعة الحاجة الماسة لمنشآت تلسكوب NSF لتوصيف أنظمة الكواكب المكتشفة حديثًا وتطوير فهمنا لمجموعات الكواكب".
علق هاول: "هذا اكتشاف رئيسي في عمل الكواكب الخارجية". "ستساعد النتائج المنظرين على إنشاء نماذجهم لكيفية تشكل الكواكب وتطورها في أنظمة النجوم المزدوجة."
ملاحظة
- TESS هو القمر الصناعي العابر لاستطلاع الكواكب الخارجية ، وهي مهمة ناسا مصممة ل . للكواكب التي تدور حول نجوم أخرى في مسح لحوالي 75٪ من سماء الليل بأكملها. بدأت المهمة في عام 2018 واكتشفت أكثر من 3500 كوكب خارجي مرشح ، تم تأكيد أكثر من 130 منها. يبحث القمر الصناعي عن الكواكب الخارجية من خلال مراقبة نجومها المضيفة ؛ يتسبب كوكب خارجي عابر في حدوث انخفاض طفيف ولكنه قابل للقياس في سطوع نجمه المضيف أثناء عبوره أمام النجم وحجب بعض ضوءه.
- تعتبر تقنية العبور إحدى طرق اكتشاف الكواكب الخارجية. إنه ينطوي على البحث عن انخفاضات منتظمة في ضوء النجم والتي يمكن أن تكون ناجمة عن مرور كوكب أمام أو "عبور" النجم وحجب بعض ضوء النجم.
- تصوير الرقطة هي تقنية فلكية تسمح لعلماء الفلك برؤية ما وراء ضبابية الغلاف الجوي من خلال أخذ العديد من الملاحظات السريعة في تتابع سريع. من خلال الجمع بين هذه الملاحظات ، من الممكن إلغاء التأثير الضبابي للغلاف الجوي ، والذي يؤثر على علم الفلك الأرضي من خلال التسبب في وميض النجوم في سماء الليل.
- Alopeke & Zorro هي أدوات تصوير متطابقة مثبتة بشكل دائم على تلسكوبات الجوزاء الشمالية والجنوبية. تعني أسماؤهم "ثعلب" بلغة هاواي والإسبانية ، على التوالي ، مما يعكس مواقعهم في ماوناكي في هاواي وفي سيرو باشون في تشيلي.
- وجد الفريق أن الكواكب التي يبلغ حجمها ضعف حجم الأرض أو أصغر لا يمكن اكتشافها باستخدام طريقة العبور عند مراقبة الأنظمة الثنائية.
- وجد فريق ليستر أن النجوم الثنائية المستضيفة للكواكب الخارجية التي حددوها لها متوسط فواصل يبلغ حوالي 100 وحدة فلكية. (الوحدة الفلكية هي متوسط المسافة بين الشمس والأرض). عادةً ما يتم فصل النجوم الثنائية غير المعروفة باستضافة الكواكب بنحو 40 وحدة فلكية.
المزيد من المعلومات
تم تقديم هذا البحث في ورقة بعنوان "Speckle Observations of TESS Exoplanet Host Stars. ثانيًا. الرفقاء النجميين عند 1-1000 وحدة فلكية والتداعيات على اكتشاف الكواكب الصغيرة "لتظهر في الفلكية مجلة.
المرجع: "رصد رقطة النجوم المضيفة للكواكب خارج المجموعة الشمسية TESS. ثانيًا. Stellar Companions عند 1-1000 AU والتداعيات على اكتشاف الكوكب الصغير "بقلم كاثرين ف.ليستر وراشيل إيه ماتسون وستيف ب. هاول وإليز فورلان وكريستال إل جينيلكا ونيكولاس ج.سكوت وديفيد آر سياردي ومارك إي إيفريت ، زاكاري دي هارتمان وليا إيه هيرش ، مقبول ، الفلكية مجلة.
أرخايف: 2106.13354
يتكون الفريق من كاثرين ف.ليستر (مركز أبحاث ناسا أميس) ، راشيل إيه ماتسون (مرصد البحرية الأمريكية) ، ستيف ب. جينيلكا (مركز أبحاث ناسا أميس) ، نيكولاس جيه سكوت (مركز أبحاث ناسا أميس) ، ديفيد آر سياردي (معهد علوم الكواكب الخارجية ، معهد كاليفورنيا للتقنية) ، مارك إي إيفريت (NSF's NOIRLab) ، زاكاري دي هارتمان (مرصد لويل وقسم الفيزياء وعلم الفلك ، جامعة ولاية جورجيا) ، وليا أ. هيرش (معهد كافلي للفيزياء الفلكية والجسيمات وعلم الكونيات ، جامعة ستانفورد).
NOIRLab (المختبر الوطني لبحوث الفلك البصري والأشعة تحت الحمراء) التابع لمؤسسة NSF ، وهو المركز الأمريكي لعلم الفلك البصري بالأشعة تحت الحمراء الأرضية ، يدير مرصد الجوزاء الدولي (مرفق تابع لمؤسسة NSF ، NRC-Canada ، ANID-Chile ، MCTIC-Brazil ، MINCyT-Argentina ، و KASI - جمهورية كوريا) ، ومرصد قمة كيت الوطني (KPNO) ، ومرصد سيرو تولولو للبلدان الأمريكية (CTIO) ، ومركز علوم المجتمع والبيانات (CSDC) ، ومرصد فيرا سي روبن (يعمل بالتعاون مع الإدارة) مختبر المسرع الوطني SLAC للطاقة). تدار من قبل اتحاد الجامعات للبحوث في علم الفلك (AURA) بموجب اتفاقية تعاون مع NSF ويقع مقرها الرئيسي في توكسون ، أريزونا. يشرف المجتمع الفلكي أن تتاح له الفرصة لإجراء بحث فلكي حول Iolkam Du'ag (Kitt Peak) في أريزونا ، وفي Maunakea في Hawai'i ، وفي Cerro Tololo و Cerro Pachón في تشيلي. نحن ندرك ونعترف بالدور الثقافي المهم للغاية والتبجيل الذي تتمتع به هذه المواقع لأمة Tohono O'odham ، ولمجتمع هاواي الأصليين ، وللمجتمعات المحلية في تشيلي ، على التوالي.
