منذ نشرها في مارس 2009 ، اكتشفت مهمة كيبلر الآلاف من مرشحي الكوكب خارج الطاقة الشمسية. في الواقع ، بين عامي 2009 و 2012 ، اكتشفت ما مجموعه 4496 مرشحًا ، وأكدت وجود 2337 كوكبًا خارجيًا. حتى بعد فشل اثنتين من عجلات رد الفعل ، تمكنت المركبة الفضائية من الكشف عن كواكب بعيدة كجزء من مهمتها K2 ، وهو ما يمثل 521 مرشحًا آخر ويؤكد 157.
ومع ذلك ، وفقًا لدراسة جديدة أجراها زوج من الأبحاث من جامعة كولومبيا وعالم مواطن ، ربما وجد كيبلر أيضًا دليلًا على وجود قمر خارج الشمس. بعد فحص بيانات مئات المرات العابرة التي اكتشفتها مهمة كيبلر ، وجد الباحثون حالة واحدة أظهر فيها كوكب عابر علامات على وجود قمر صناعي.
دراستهم - التي نُشرت مؤخرًا على الإنترنت تحت عنوان "HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and Exomoon Candidate Kepler-1625b I" - قادها أليكس تيتشي ، طالب دراسات عليا في جامعة كولومبيا وزميل أبحاث الدراسات العليا مع مؤسسة العلوم الوطنية (NSF). وانضم إليه ديفيد كيبينغ ، أستاذ مساعد في علم الفلك بجامعة كولومبيا ، والباحث الرئيسي في مشروع البحث عن Exomoons مع كيبلر (HEK) ، وألان شميت ، عالم مواطن.
لسنوات ، كان الدكتور Kipping يبحث في قاعدة بيانات Kepler عن أدلة على exomoons ، كجزء من HEK. هذا ليس مفاجئًا ، بالنظر إلى أنواع الفرص التي توفرها exomons للبحث العلمي. في نظامنا الشمسي ، كشفت دراسة الأقمار الصناعية الطبيعية أشياء مهمة حول الآليات التي تدفع تكوين الكوكب المبكر والمتأخر ، والأقمار تمتلك سمات جيولوجية مثيرة للاهتمام توجد عادة في أجسام أخرى.
ولهذا السبب ، يُعتبر توسيع نطاق البحث إلى البحث عن الكواكب الخارجية أمرًا ضروريًا. بالفعل ، كشفت بعثات صيد الكواكب الخارجية مثل كيبلر عن ثروة من الكواكب التي تتحدى الأفكار التقليدية حول كيفية تكوين الكوكب وأنواع الكواكب الممكنة. وأبرز مثال على ذلك عمالقة الغاز الذين لاحظوا دورانًا قريبًا جدًا من نجومهم (المعروف أيضًا باسم "المشتري الساخن").
على هذا النحو ، يمكن أن تعطي دراسة exomoons معلومات قيمة حول أنواع الأقمار الصناعية الممكنة ، وما إذا كانت أقمارنا نموذجية أم لا. كما أخبر تيشي مجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"Exomoons يمكن أن تخبرنا الكثير عن تشكيل نظامنا الشمسي ، وأنظمة النجوم الأخرى. نرى أقمارًا في نظامنا الشمسي ، لكن هل هي شائعة في مكان آخر؟ نميل إلى التفكير بذلك ، ولكن لا يمكننا أن نعرف على وجه اليقين حتى نراهم بالفعل. لكنه سؤال مهم لأنه ، إذا اكتشفنا أنه لا يوجد الكثير من الأقمار الموجودة هناك ، فهذا يشير إلى أنه ربما كان هناك شيء غير عادي يحدث في نظامنا الشمسي في الأيام الأولى ، ويمكن أن يكون لذلك آثار كبيرة على كيفية نشأة الحياة على أرض. وبعبارة أخرى ، هل تاريخ نظامنا الشمسي شائع عبر المجرة ، أم أن لدينا قصة أصل غير عادية للغاية؟ وماذا يقول عن فرص الحياة الناشئة هنا؟ تقدم إكسومونز أدلة لنا للإجابة على هذه الأسئلة ".
علاوة على ذلك ، يُعتقد أن العديد من أقمار النظام الشمسي - بما في ذلك Europa و Ganymede و Enceladus و Titan - يمكن أن تكون صالحة للسكن. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه الهيئات لديها إمدادات ثابتة من المواد المتطايرة (مثل النيتروجين والمياه وثاني أكسيد الكربون والأمونيا والهيدروجين والميثان وثاني أكسيد الكبريت) ولديها آليات التدفئة الداخلية التي يمكن أن توفر الطاقة اللازمة لتشغيل العمليات البيولوجية.
هنا أيضًا ، تقدم دراسة exomoons إمكانيات مثيرة للاهتمام ، مثل ما إذا كانت قابلة للسكن أو حتى تشبه الأرض. لهذه الأسباب وغيرها ، يريد الفلكيون معرفة ما إذا كانت الكواكب التي تم تأكيدها في أنظمة النجوم البعيدة لها أنظمة أقمار وما هي الظروف التي عليها. ولكن كما أشار تيتشي ، فإن البحث عن exomoons يمثل عددًا من التحديات مقارنةً بمطاردة الكواكب الخارجية:
"يصعب العثور على أقمار لأن 1) نتوقع أن تكون صغيرة جدًا معظم الوقت ، مما يعني أن إشارة العبور ستكون ضعيفة جدًا في البداية ، و 2) في كل مرة يمر فيها كوكب ، سيظهر القمر في مكان مختلف مكان. وهذا يجعلها أكثر صعوبة في الكشف عنها في البيانات ، ونمذجة أحداث النقل أكثر تكلفة بكثير من الناحية الحسابية. لكن عملنا يعزز الأقمار التي تظهر في أماكن مختلفة من خلال أخذ إشارة متوسط الوقت عبر العديد من أحداث العبور المختلفة ، وحتى عبر العديد من أنظمة الكواكب الخارجية المختلفة. إذا كانت الأقمار موجودة ، فسوف تقوم في الواقع بإخراج إشارة على جانبي العبور الكوكبي بمرور الوقت. ثم يتعلق الأمر بنمذجة هذه الإشارة وفهم ما تعنيه من حيث حجم القمر ومعدل الحدوث ".
لتحديد علامات علامات exomoons ، بحث Teachey وزملاؤه من خلال قاعدة بيانات Kepler وحللوا عبور 284 مرشحًا من الكواكب الخارجية أمام نجومهم. تراوحت أحجام هذه الكواكب من قطر تشبه الأرض إلى قطر يشبه المشتري ، ودوروا نجومهم على مسافة تتراوح من 0.1 إلى 1.0 AU. ثم قاموا بنمذجة منحنى الضوء للنجوم باستخدام تقنيات الطي والتكديس.
تُستخدم هذه التقنيات بشكل شائع من قبل علماء الفلك الذين يراقبون النجوم بحثًا عن انخفاضات في السطوع الناجم عن عبور الكواكب (أي طريقة العبور). كما أوضح تيتشي ، فإن العملية متشابهة تمامًا:
"في الأساس ، قمنا بتقطيع بيانات السلاسل الزمنية إلى قطع متساوية ، لكل قطعة عبور واحد للكوكب في المنتصف. وعندما نجمع هذه القطع معًا ، يمكننا الحصول على صورة أوضح لما يبدو عليه النقل العام ... بالنسبة إلى البحث عن القمر ، نقوم بنفس الشيء بشكل أساسي ، الآن فقط ننظر إلى البيانات خارج العبور الكوكبي الرئيسي. بمجرد تكديس البيانات ، نأخذ متوسط القيم لجميع نقاط البيانات خلال فترة زمنية معينة ، وإذا كان القمر موجودًا ، فيجب أن نرى بعض النجوم المفقودة هناك ، مما يسمح لنا باستنتاج وجودها. "
ما وجدوه هو مرشح واحد يقع في نظام كبلر -1625 ، وهو نجم أصفر يقع على بعد حوالي 4000 سنة ضوئية من الأرض. يدور هذا القمر المُسمى كيبلر -1625 B I ، عملاق الغاز الضخم الذي يقع داخل منطقة النجم الصالحة للسكن ، ويبلغ حجمه 5.9 إلى 11.67 مرة من الأرض ، ويدور حول نجمه لمدة 287.4 يومًا. هذا المرشح exomoon ، إذا تم تأكيده ، سيكون أول exomoon تم اكتشافه على الإطلاق
أظهرت نتائج الفريق (التي تنتظر مراجعة الأقران) أيضًا أن الأقمار الكبيرة تكون حدثًا نادرًا في المناطق الداخلية لأنظمة النجوم (داخل 1 AU). كان هذا شيئًا مفاجئًا ، على الرغم من أن Teachey يعترف بأنه متسق مع العمل النظري الأخير. وفقًا لما تشير إليه بعض الدراسات الحديثة ، يمكن أن تفقد الكواكب الكبيرة مثل المشتري أقمارها أثناء هجرتها إلى الداخل.
إذا كان ينبغي أن يكون هذا هو الحال ، فعندئذ يمكن اعتبار ما شاهده تيتشي وزملاؤه دليلاً على هذه العملية. يمكن أن يكون أيضًا مؤشرًا على أن مهماتنا الحالية في البحث عن الكواكب الخارجية قد لا تكون على مستوى مهمة الكشف عن exomoons. في السنوات القادمة ، من المتوقع أن تقدم بعثات الأجيال القادمة تحليلات أكثر تفصيلاً للنجوم البعيدة وأنظمتها الكوكبية.
ومع ذلك ، كما أشار Teachey ، يمكن أن تكون هذه أيضًا محدودة من حيث ما يمكنهم اكتشافه ، وقد تكون هناك حاجة في النهاية إلى استراتيجيات جديدة:
"إن ندرة الأقمار في المناطق الداخلية من هذه الأنظمة النجمية تشير إلى أن الأقمار الفردية ستظل صعبة العثور عليها في بيانات كبلر ، والمهام القادمة مثل TESS ، التي يجب أن تجد الكثير من الكواكب ذات الفترة القصيرة جدًا ، سيكون لها أيضًا صعوبة في العثور على هذه الأقمار. من المحتمل أن تكون الأقمار ، التي ما زلنا نتوقع وجودها في مكان ما ، موجودة في المناطق الخارجية لهذه الأنظمة النجمية ، تمامًا كما هو الحال في نظامنا الشمسي. لكن هذه المناطق أكثر صعوبة في التحقيق ، لذلك سيتعين علينا أن نكون أكثر ذكاءً حول كيفية بحثنا عن هذه العوالم بمجموعات البيانات الحالية والمستقبلية ".
في هذه الأثناء ، يمكننا بالتأكيد الخروج من حقيقة أن أول exomoon قد تم اكتشافه. بينما تنتظر هذه النتائج مراجعة الأقران ، فإن تأكيد هذا القمر سيعني فرصًا بحثية إضافية لنظام Kepler-1625. حقيقة أن هذا القمر يدور داخل منطقة النجم الصالحة للسكن هي أيضًا ميزة مثيرة للاهتمام ، على الرغم من أنه من غير المحتمل أن يكون القمر نفسه صالحًا للسكن.
ومع ذلك ، فإن إمكانية وجود قمر صالح للسكن يدور حول عملاق غاز أمر مثير للاهتمام بالتأكيد. هل هذا يبدو وكأنه شيء قد ظهر في بعض أفلام الخيال العلمي؟
