تقع على بعد حوالي 129 سنة ضوئية من الأرض في اتجاه كوكبة بيغاسوس هو النظام النجمي الشاب نسبيًا HR 8799 . ابتداءً من عام 2008 ، تم اكتشاف أربعة كواكب خارجية تدور في هذا النظام - جنبًا إلى جنب مع كوكب خارج المجموعة الشمسية فورمالهاوت ب - كانوا أول من تم تأكيده باستخدام تقنية التصوير المباشر. وبمرور الوقت ، توصل علماء الفلك إلى الاعتقاد بأن هذه الكواكب الأربعة لها صدى مع بعضها البعض.
في هذه الحالة ، تدور الكواكب الأربعة حول نجمها بصدى 1: 2: 4: 8 ، مما يعني أن الفترة المدارية لكل كوكب في نسبة دقيقة تقريبًا مع الكواكب الأخرى في النظام. هذه ظاهرة فريدة نسبيًا ، ألهمت جيسون وانج - طالب دراسات عليا من فرع بيركلي التابع لوكالة ناسا التي ترعاها ناسا. Nexus لعلوم نظام الكواكب الخارجية (NExSS) - لإنتاج فيديو يوضح رقصتهم المدارية.
باستخدام الصور التي حصل عليها و. م. مرصد كيك على مدار سبع سنوات ، يقدم فيديو وانغ لمحة عن هذه الكواكب الخارجية الأربعة التي تتحرك. كما ترون أدناه ، فإن النجم المركزي معتم بحيث يمكن رؤية الضوء المنعكس عن كواكبه. وعلى الرغم من أنه لا يُظهر الكواكب التي أكملت فترة مدارية كاملة (والتي قد تستغرق عقودًا وحتى قرونًا) ، فإنها توضح بشكل جميل الرنين الموجود بين الكواكب الأربعة للنجم.
كما قال جيسون وانغ لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني:
'تم الحصول على البيانات على مدى 7 سنوات من أحد تلسكوبات Keck التي يبلغ طولها 10 أمتار بواسطة فريق من علماء الفلك (كريستيان ماروا ، وكوين كونوباكي ، وبروس ماكنتوش ، وترافيس بارمان ، وبن زوكرمان). اختصر كريستيان كل فترة من فترات البيانات السبعة ، ليصنع 7 إطارات من البيانات. ثم صنعت فيلمًا باستخدام الاستيفاء المتحرك لاستيفاء تلك الإطارات السبعة في 100 إطار للحصول على فيديو سلس بحيث لا يكون متقطعًا (كما لو كان بإمكاننا مشاهدتها كل شهر من الأرض). '
تم التقاط صور الكواكب الخارجية الأربعة في الأصل من قبل الدكتور كريستيان ماروا من المجلس القومي للبحوث في كندا معهد هيرزبرج للفيزياء الفلكية . كان في عام 2008 اكتشف ماروا وزملاؤه الثلاثة الأولى من كواكب HR 8799 - HR 8799 b و c و d - باستخدام تقنية التصوير المباشر. في نفس الوقت تقريبًا ، فريق من أعلنت جامعة كاليفورنيا في بيركلي اكتشاف فوم الحوت ب باستخدام التصوير المباشر.
تم تحديد جميع هذه الكواكب على أنها عمالقة غازية من نفس الحجم والكتلة ، بحجم يتراوح بين 1.2 و 1.3 مرة حجم كوكب المشتري ، و 7 إلى 10 أضعاف كتلته. في وقت اكتشافهم ، كان يُعتقد أن HR 8799 d هو أقرب كوكب إلى نجمه ، على مسافة حوالي 27 وحدة فلكية (AUs) - بينما يدور المداران الآخران على مسافات حوالي 42 و 68 AUs ، على التوالي.
صورة HR 8799 (يسار) تم التقاطها بواسطة HST في عام 1998 ، وتمت معالجة الصورة لإزالة ضوء النجوم المتناثرة (في الوسط) ، وتوضيح نظام الكواكب (على اليمين). الائتمان: NASA / ESA / STScI / R. سومر
بعد ذلك فقط أدرك الفريق أن الكواكب قد رُصدت بالفعل في عام 1998. في ذلك الوقت ، كان كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب هابل الفضائي ومقياس الطيف متعدد الأجسام حصل (NICMOS) على ضوء من النظام الذي يشير إلى وجود كواكب. ومع ذلك ، لم يتم توضيح ذلك إلا بعد تثبيت تقنية مطورة حديثًا لمعالجة الصور. ومن ثم ، ذهب 'الاكتشاف المسبق' دون أن يلاحظه أحد.
كشفت المزيد من الملاحظات في عامي 2009 و 2010 عن وجود كوكب رابع - HR 8799 e - كان له مدار وضعه داخل الثلاثة الأخرى. ومع ذلك ، فإن هذا الكوكب يبعد عن نجمه بخمسة عشر مرة عن الأرض عن الشمس ، مما ينتج عنه فترة مدارية تبلغ حوالي 18000 يوم (49 سنة). يستغرق الآخرون حوالي 112 و 225 و 450 عامًا (على التوالي) لإكمال مدار HR 8799.
في النهاية ، قرر وانغ إنتاج مقطع الفيديو (الذي لم يكن الأول له) ، لتوضيح مدى إثارة البحث عن الكواكب الخارجية. على حد تعبيره:
'لقد كتبت خوارزمية الاستيفاء بالحركة لنظام كوكب خارج المجموعة الشمسية آخر ، Beta Pictoris b ، حيث نرى كوكبًا واحدًا في مدار حواف يبدو وكأنه يغطس في نجمه (إنه في الواقع يدور أمامه فقط). أردنا أن نفعل الشيء نفسه مع HR 8799 لإحياء هذا النظام ومشاركة الإثارة في التصوير المباشر للكواكب الخارجية. أعتقد أنه من المدهش حقًا أن نمتلك التكنولوجيا لمشاهدة عوالم أخرى تدور حول نجوم أخرى '.
بالإضافة إلى ذلك ، يلفت الفيديو الانتباه إلى نظام النجوم الذي يقدم بعض الفرص الفريدة لأبحاث الكواكب الخارجية. نظرًا لأن HR 8799 كان أول نظام متعدد الكواكب يتم تصويره بشكل مباشر ، فهذا يعني أنه يمكن لعلماء الفلك مراقبة مدارات الكواكب الأربعة مباشرةً ، ومراقبة تفاعلاتها الديناميكية ، وتحديد كيفية وصولهم إلى تكوينهم الحالي.
سيتمكن علماء الفلك أيضًا من أخذ أطياف الغلاف الجوي لهذه الكواكب لدراسة تكوينها ، ومقارنتها بعمالقة الغاز في نظامنا الشمسي. ونظرًا لأن النظام صغير جدًا حقًا (عمره 40 مليون سنة فقط) ، فيمكنه إخبارنا بالكثير عن عملية تكوين الكوكب. أخيرًا وليس آخرًا ، قد تعني مداراتهم العريضة (ضرورة نظرًا لحجمها) أن النظام أقل استقرارًا.
وفقًا لوانغ ، سيراقب علماء الفلك في المستقبل لمعرفة ما إذا كان سيتم طرد أي كواكب من النظام. لا أعرف عنك ، لكنني سأعتبر أن مقطع فيديو يوضح أحد عمالقة الغاز في HR 8799 الذي يتم طرده من نظامه سيكون ملهمًا جدًا أيضًا!
قراءة متعمقة: ناسا