اكتشف فريق أوروبي من علماء الفلك [1] أخف كوكب معروف يدور حول نجم غير الشمس ("كوكب خارج المجموعة الشمسية").
يدور الكوكب الخارجي الجديد حول النجم الساطع مو أراي الموجود في كوكبة المذبح الجنوبي. إنه ثاني كوكب يتم اكتشافه حول هذا النجم ويكمل ثورة كاملة في 9.5 يومًا.
مع كتلة تبلغ 14 مرة فقط كتلة الأرض ، يقع الكوكب الجديد على عتبة أكبر الكواكب الصخرية المحتملة ، مما يجعله جسمًا شبيهًا بالأرض. تمتلك أورانوس ، أصغر الكواكب العملاقة في النظام الشمسي ، كتلة مماثلة. ومع ذلك ، يختلف أورانوس والكوكب الخارجي الجديد كثيرًا عن بعدهما عن النجم المضيف ، ومن المرجح أن يكون تكوينهما وبنيتهما مختلفتين تمامًا.
أصبح هذا الاكتشاف ممكنًا من خلال الدقة غير المسبوقة لمطياف HARPS على تلسكوب ESO الذي يبلغ طوله 3.6 متر في La Silla ، والذي يسمح بقياس السرعات الشعاعية بدقة أفضل من 1 م / ث. إنه عرض واضح آخر للقيادة الأوروبية في مجال أبحاث الكواكب الخارجية.
آلة صيد كوكب فريدة من نوعها
منذ اكتشاف كوكب حول النجم 51 Peg في عام 1995 بواسطة ميشيل مايور وديدييه كيلوز من مرصد جنيف (سويسرا) ، علم الفلكيون أن نظامنا الشمسي ليس فريدًا ، حيث تم اكتشاف أكثر من 120 كوكبًا عملاقًا يدور حول نجوم أخرى في الغالب عن طريق مسوحات السرعة الشعاعية (راجع ESO PR 13/00 و ESO PR 07/01 و ESO PR 03/03).
تعتمد طريقة المراقبة الأساسية هذه على الكشف عن الاختلافات في سرعة النجم المركزي ، بسبب الاتجاه المتغير لسحب الجاذبية من كوكب خارجي (غير مرئي) أثناء دورانه حول النجم. يسمح تقييم تغيرات السرعة المقيسة باستنتاج مدار الكوكب ، لا سيما الفترة والمسافة من النجم ، وكذلك الحد الأدنى للكتلة [2].
يتطلب البحث المستمر عن الكواكب الخارجية أدوات أفضل وأفضل. في هذا السياق ، تولى ESO بلا شك القيادة مع مطياف HARPS الجديد (الباحث عن الكواكب عالية السرعة الشعاعية) من التلسكوب 3.6 متر في مرصد ESO La Silla (انظر ESO PR 06/03). تم تقديم هذا الجهاز الفريد في أكتوبر 2003 لمجتمع البحث في الدول الأعضاء في ESO ، وهو الأمثل للكشف عن الكواكب في المدار حول النجوم الأخرى ("الكواكب الخارجية") عن طريق قياسات سرعة (شعاعية) دقيقة بدقة لا مثيل لها تبلغ مترًا واحدًا في الثانية .
تم إنشاء HARPS بواسطة اتحاد أوروبي [3] بالتعاون مع ESO. منذ بداية عملها ، أثبتت كفاءتها العالية جدًا. بالمقارنة مع CORALIE ، مطياف مطياف محسن آخر معروف مثبت على مقراب Swiss-Euler 1.2-m في La Silla (cf ESO PR 18/98 ، 12/99 ، 13/00) ، تم تقليل أوقات المراقبة النموذجية بعامل مائة وزادت دقة القياسات بعامل عشرة.
لقد فتحت هذه التحسينات منظورات جديدة في البحث عن الكواكب خارج الطاقة الشمسية ووضعت معايير جديدة من حيث الدقة الآلية.
النظام الكوكبي حول مو أراي
يبعد النجم mu Arae حوالي 50 سنة ضوئية. يقع هذا النجم الشبيه بالطاقة الشمسية في الكوكبة الجنوبية أرا (المذبح) وهو مشرق بما فيه الكفاية (الحجم الخامس) ليتم ملاحظته بالعين المجردة.
كان من المعروف أن Mu Arae تحتوي على كوكب بحجم المشتري مع فترة مدارية 650 يومًا. كما أشارت الملاحظات السابقة إلى وجود رفيق آخر (كوكب أو نجم) بعيدًا جدًا.
تؤكد القياسات الجديدة التي حصل عليها علماء الفلك على هذا الكائن ، إلى جانب بيانات من فرق أخرى هذه الصورة. لكن كما قال فرانيس بوشي ، عضو الفريق ، "لم تؤكد قياسات HARPS الجديدة فقط ما كنا نعتقد في السابق معرفته عن هذا النجم ، ولكنها أظهرت أيضًا وجود كوكب إضافي في مدار قصير. ويبدو أن هذا الكوكب الجديد هو أصغر اكتشاف حتى الآن حول نجم آخر غير الشمس. وهذا يجعل mu Arae نظامًا كوكبيًا مثيرًا للغاية. "
خلال 8 ليال في يونيو 2004 ، تم ملاحظة mu Arae بشكل متكرر وقياس سرعته الشعاعية بواسطة HARPS للحصول على معلومات عن الجزء الداخلي من النجم. تدرس هذه التقنية المسماة بعلم الزلازل الفلكي (انظر ESO PR 15/01) الموجات الصوتية الصغيرة التي تجعل سطح النجم ينبض دوريًا ويخرج. من خلال معرفة البنية الداخلية للنجم ، يهدف الفلكيون إلى فهم أصل الكمية غير العادية من العناصر الثقيلة التي لوحظت في غلافه النجمي. يمكن أن يوفر هذا التركيب الكيميائي غير العادي معلومات فريدة لتاريخ تكوين الكوكب.
يقول نونو سانتوس ، عضو آخر في الفريق: "لدهشتنا ، كشف تحليل القياسات الجديدة عن اختلاف في السرعة الشعاعية بفترة 9.5 يومًا فوق إشارة التذبذب الصوتي!"
وقد تم هذا الاكتشاف بفضل العدد الكبير من القياسات التي تم الحصول عليها خلال حملة علم الفلك والرصد.
منذ هذا التاريخ ، تم رصد النجم ، الذي كان أيضًا جزءًا من برنامج مسح اتحاد HARPS ، بانتظام باستخدام استراتيجية مراقبة دقيقة لتقليل "الضوضاء الزلزالية" للنجم.
أكدت هذه البيانات الجديدة كلا من اتساع وتواتر تغيرات السرعة الشعاعية التي تم العثور عليها خلال 8 ليال في يونيو. ترك الفلكيون تفسيرًا مقنعًا واحدًا فقط لهذه الإشارة الدورية: كوكب ثان يدور حول مو آراي ويحقق ثورة كاملة في 9.5 يومًا.
لكن هذه لم تكن المفاجأة الوحيدة: من اتساع السرعة الشعاعية ، أي حجم التذبذب الناجم عن سحب الجاذبية للكوكب على النجم ، استخلص الفلكيون كتلة للكوكب تبلغ 14 مرة فقط كتلة الأرض ! هذا عن كتلة أورانوس ، أصغر الكواكب العملاقة في النظام الشمسي.
وبالتالي فإن الكوكب الخارجي المكتشف حديثًا يسجل رقمًا قياسيًا جديدًا في أصغر كوكب يتم اكتشافه حول نجم من النوع الشمسي.
على الحدود
كتلة هذا الكوكب تضعه على الحدود بين الكواكب الكبيرة (الصخرية) الشبيهة بالأرض والكواكب العملاقة.
نظرًا لأن نماذج التكوين الكوكبي الحالية لا تزال بعيدة عن أن تكون قادرة على تفسير جميع التنوع المدهش الذي لوحظ بين الكواكب خارج المجموعة الشمسية المكتشفة ، فإن الفلكيين يمكنهم التكهن فقط بالطبيعة الحقيقية للكائن الحالي. في النموذج الحالي لتكوين الكواكب العملاقة ، يتكون النواة أولاً من خلال تراكم "الكواكب الصغيرة" الصلبة. بمجرد أن يصل هذا اللب إلى كتلة حرجة ، يتراكم الغاز بطريقة "هاربة" وتزداد كتلة الكوكب بسرعة. في هذه الحالة ، من غير المحتمل أن تحدث هذه المرحلة اللاحقة وإلا كان الكوكب سيصبح أكثر ضخامة. علاوة على ذلك ، بعد أن أظهرت النماذج الحديثة أن الهجرة تقصر وقت التكوين ، فمن غير المحتمل أن يكون الكائن الحالي قد هاجر على مسافات كبيرة وبقي بهذه الكتلة الصغيرة.
لذلك من المرجح أن يكون هذا الجسم كوكبًا مع قلب صخري (وليس جليديًا) محاطًا بغلاف غازي صغير (من رتبة عشر الكتلة الإجمالية) ، وبالتالي يمكن اعتباره "كوكبًا فائقًا".
آفاق أخرى
تم منح كونسورتيوم HARPS ، بقيادة ميشيل مايور (مرصد جنيف ، سويسرا) ، 100 ليلة مراقبة سنويًا خلال فترة 5 سنوات في تلسكوب ESO الذي يبلغ طوله 3.6 متر لإجراء أحد أكثر عمليات البحث المنهجية طموحًا عن الكواكب الخارجية التي تم تنفيذها حتى الآن في جميع أنحاء العالم. لتحقيق هذا الهدف ، يقيس الكونسورتيوم بشكل متكرر سرعات مئات النجوم التي قد تحتوي على أنظمة كوكبية.
يُظهر الكشف عن هذا الكوكب الخفيف الجديد بعد أقل من عام واحد من التشغيل الإمكانات البارزة لـ HARPS للكشف عن الكواكب الصخرية في المدارات القصيرة. يُظهر التحليل الإضافي أن الأداء الذي تم تحقيقه باستخدام HARPS يجعل من الممكن الكشف عن الكواكب "التيلورية" الكبيرة التي تحتوي على بضع مرات فقط كتلة الأرض. مثل هذه القدرة هي تحسن كبير مقارنة بمسوحات الكوكب السابقة. يعزز الكشف عن مثل هذه الأجسام الصخرية اهتمامًا باكتشافات العبور في المستقبل من الفضاء بمهام مثل COROT و Eddington و KEPLER التي ستكون قادرة على قياس نصف قطرها.
معلومات اكثر
تم تقديم البحث الموصوف في هذا البيان الصحفي للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية الرائدة "علم الفلك والفيزياء الفلكية". تتوفر طباعة مسبقة كملف بوستسكريبت على http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
ملاحظات
[1]: يتألف الفريق من نونو سانتوس (Centro de Astronomia e Astrofisica da Universidade de Lisboa، Portugal) ، و Fran ois Bouchy و Jean-Pierre Sivan (Laboratoire d'astrophysique de Marseille ، فرنسا) ، Michel Mayor ، Francesco Pepe ، ديدييه كويلوز ، سانت فاني أودري ، وكريستوف لوفيس (Observatoire de l'Universit؟ de Gen؟ ve ، سويسرا) ، سيلفي فوكلير ، مايكل بازوت (تولوز ، فرنسا) ، غاسبار لو كيرتو ودومينيك نايف (ESO) ، كزافييه دلفوس (LAOG، Grenoble، France)، Willy Benz and Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universit؟ t Bern، Switzerland)، and Jean-Louis Bertaux (Service d'A؟ ronomie de Verri؟ re-le-Buisson، Paris، France) .
[2] إن الحد الأساسي لطريقة السرعة الشعاعية هو عدم معرفة ميل المدار الكوكبي الذي يسمح فقط بتحديد حد كتلة أقل للكوكب. ومع ذلك ، تشير الاعتبارات الإحصائية إلى أنه في معظم الحالات ، لن تكون الكتلة الحقيقية أعلى بكثير من هذه القيمة. وحدات الكتلة للكواكب الخارجية المستخدمة في هذا النص هي 1 كوكب المشتري = 22 كتلة أورانوس = 318 كتلة أرضية ؛ 1 كتلة أورانوس = 14.5 كتلة أرضية.
[3] تم تصميم وبناء HARPS من قبل اتحاد دولي من معاهد البحوث ، بقيادة مرصد جنيف (سويسرا) ، بما في ذلك مرصد هوت بروفنس (فرنسا) ، Physikalisches Institut der Universit؟ t Bern (سويسرا) ، خدمة d'Aeronomie (CNRS ، فرنسا) ، وكذلك ESO La Silla و ESO Garching.
المصدر الأصلي: ESO News Release
