من فوق كوكب يبلغ حجمه ضعف حجم كوكب المشتري ، يُظهر تصور هذا الفنان للنجم أن الكوكب يدور والرفيق الثنائي لهذا النجم من بعيد. الائتمان: صوفيا داجنيلو ، NRAO / AUI / NSF
اكتشف علماء الفلك أ كوكب المشترييشبه الكوكب الذي يدور حول نجم قريب ، وهو واحد من زوج ثنائي ، عن طريق تتبع بدقة تذبذب صغير ، غير محسوس تقريبًا ، في حركة ذلك النجم عبر الفضاء. أنتج عملهم أول تحديد على الإطلاق للبنية الكاملة ثلاثية الأبعاد لمدارات زوج ثنائي من النجوم وكوكب يدور حول أحدهما. قال علماء الفلك إن هذا الإنجاز يمكن أن يوفر رؤى جديدة قيمة في عملية تكوين الكواكب. تم تحقيق هذا الاختراق باستخدام مؤسسة العلوم الوطنية مصفوفة طويلة جدًا (VLBA).
بالرغم ان أكثر من 5,000 الكواكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه حتى الآن ، تم اكتشاف ثلاثة فقط باستخدام تقنية تسمى قياس الفلك ، والتي تم استخدامها لإنتاج هذا الاكتشاف. ومع ذلك ، فإن الإنجاز المتمثل في تحديد الهندسة المعمارية ثلاثية الأبعاد لنظام النجوم الثنائية الذي يتضمن كوكبًا "لا يمكن تحقيقه مع كوكب خارج المجموعة الشمسية قال سلفادور كورييل ، من جامعة المكسيك الوطنية المستقلة (UNAM).
قال كورييل: "نظرًا لأن معظم النجوم في أنظمة ثنائية أو متعددة ، فإن القدرة على فهم أنظمة مثل هذا النظام ستساعدنا على فهم تكوين الكواكب بشكل عام".
في تصور هذا الفنان ، يدور نجم صغير (برتقالي) حول كوكب شبيه بالمشتري (أزرق) ، وبنجم مصاحب أبعد (أحمر). الائتمان: صوفيا داجنيلو ، NRAO / AUI / NSF
يقع النجمان ، اللذان يُطلق عليهما معًا GJ 896AB ، على بعد حوالي 20 سنة ضوئية من الأرض. وهذا يجعلهم قريبين من جيراننا بالمعايير الفلكية. إنها نجوم قزم أحمر ، وهي أكثر أنواع النجوم شيوعًا في عالمنا درب التبانة المجرة. الأكبر ، الذي يدور حوله الكوكب ، لديه حوالي 44٪ من كتلة شمسنا ، بينما الأصغر حجمًا تبلغ 17٪ كتلة الشمس. يفصل بينهما مسافة حوالي نبتون من الشمس ، ويدور كل منهما حول الآخر مرة كل 229 سنة.
من أجل دراستهم لـ GJ 896AB ، قام علماء الفلك بدمج البيانات من الملاحظات البصرية للنظام التي تم إجراؤها بين عامي 1941 و 2017 مع بيانات من ملاحظات VLBA بين عامي 2006 و 2011. كما قاموا أيضًا بعمل ملاحظات VLBA جديدة في عام 2020. قدرتها الرائعة على رؤية التفاصيل الدقيقة ، وأنتجت قياسات دقيقة للغاية لمواقع النجوم بمرور الوقت. كشف تحليل شامل للبيانات التي أجراها علماء الفلك عن الحركات المدارية للنجوم بالإضافة إلى حركتها المشتركة عبر الفضاء.
توضح الرسوم المتحركة للفنان الحركات المدارية لزوج ثنائي من النجوم وكوكب يدور حول أحد النجوم. الائتمان: صوفيا داجنيلو ، NRAO / AUI / NSF
تم الكشف عن وجود الكوكب من خلال تتبع مفصل لحركة النجم الأكبر التي أظهرت تذبذبًا طفيفًا. يتسبب تأثير جاذبية الكوكب على النجم في التذبذب. يدور النجم والكوكب حول موقع بينهما يسمى مركز الكتلة barycenter ، والذي يمثل مركز كتلتهما المشترك. عندما يكون هذا الموقع بعيدًا بما يكفي عن النجم ، يمكن اكتشاف حركة النجم حوله.
وفقًا لحسابات علماء الفلك ، تبلغ كتلة الكوكب ضعف كتلة المشتري ويدور حول النجم كل 284 يومًا. بعده عن النجم أقل بقليل من الزهرةالمسافة من الشمس. يميل مدار الكوكب حوالي 148 درجة من مداري النجمين.
"هذا يعني أن الكوكب يتحرك حول النجم الرئيسي في الاتجاه المعاكس للنجم الثانوي حول النجم الرئيسي ،" قالت جيزيلا أورتيز ليون ، من UNAM ومعهد Max Planck للفنون الراديوية. وأضافت: "هذه هي المرة الأولى التي يُلاحظ فيها مثل هذا الهيكل الديناميكي في كوكب مرتبط بنظام ثنائي مضغوط يُفترض أنه تم تشكيله في نفس قرص الكواكب الأولية".
"يمكن أن تساعدنا الدراسات التفصيلية الإضافية لهذا والأنظمة المماثلة في اكتساب رؤى مهمة حول كيفية تشكل الكواكب في الأنظمة الثنائية. قال جويل سانشيز بيرموديز ، من UNAM: "هناك نظريات بديلة لآلية التشكيل ، ويمكن أن تشير المزيد من البيانات إلى أيهما مرجح على الأرجح". وأضاف: "على وجه الخصوص ، تشير النماذج الحالية إلى أن مثل هذا الكوكب الكبير من غير المرجح أن يكون رفيقًا لمثل هذا النجم الصغير ، لذلك ربما تحتاج هذه النماذج إلى تعديل".
قال علماء الفلك إن تقنية القياس الفلكي ستكون أداة قيمة لوصف المزيد من أنظمة الكواكب. "يمكننا القيام بمزيد من العمل مثل هذا مع المخطط الجيل القادم من VLA (ngVLA)قال إيمي ميودوشيفسكي ، من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي. "باستخدامه ، قد نتمكن من العثور على كواكب صغيرة مثل الأرض."
أبلغ علماء الفلك عن النتائج التي توصلوا إليها في عدد 1 سبتمبر من مجلة الفلكية مجلة.
المرجع: "العمارة المدارية ثلاثية الأبعاد لنظام ثنائي قزم ورفيقه الكوكبي" بقلم سلفادور كورييل وجيزيلا ن. الفلكية مجلة.
DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c66
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاونية من قبل Associated Universities، Inc.
