قد تكون الكواكب الخارجية التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن والمغلقة Tidally شائعة جدًا ، وفقًا لدراسة جديدة
كشفت الدراسات التي أجريت على النجوم القزمة الحمراء منخفضة الكتلة وفائقة البرودة وفائقة الخافت عن ثروة من الكواكب خارج الطاقة الشمسية مؤخرًا. وتشمل هذه اكتشافات كوكب صخري يدور حول أقرب نجم من النظام الشمسي ( التالي ب ) ونظام الكواكب السبعة على بعد 40 سنة ضوئية فقط ( ترابيست -1 ). في السنوات القليلة الماضية ، اكتشف علماء الفلك أيضًا مرشحين يدورون حول النجوم Gliese 581 و Innes Star و Kepler 42 و Gliese 832 و Gliese 667 و Gliese 3293 وغيرها.
كانت غالبية هذه الكواكب أرضية (أي صخرية) بطبيعتها ، وتم العثور على العديد منها في مدار داخل نجمها. منطقة صالحة للسكنى (المعروف أيضًا باسم 'منطقة الخيوط الذهبية'). ومع ذلك ، فإن السؤال حول ما إذا كانت هذه الكواكب مقفلة تدريجيًا أم لا ، حيث يواجه وجه واحد باستمرار نحو نجمها كان سؤالًا مستمرًا. وبحسب أ دراسة جديدة من جامعة واشنطن ، قد تكون الكواكب المغلقة بالمد والجزر أكثر شيوعًا مما كان يعتقد سابقًا.
الدراسة - المتوفرة على الإنترنت تحت عنوان ' قفل المد والجزر للكواكب الخارجية الصالحة للسكن ”- بقيادة روري بارنز ، الأستاذ المساعد في علم الفلك وعلم الأحياء الفلكي في جامعة واشنطن. أيضا المنظر مع مختبر الكواكب الافتراضي ، يركز بحثه على تكوين وتطور الكواكب التي تدور في وحول 'المناطق الصالحة للسكن' للنجوم منخفضة الكتلة.
يؤدي قفل المد والجزر إلى دوران القمر حول محوره في نفس الوقت تقريبًا الذي يستغرقه للدوران حول الأرض (الجانب الأيسر). الائتمان: ويكيبيديا
بالنسبة لعلماء الفلك المعاصرين ، يُعد قفل المد والجزر ظاهرة مفهومة جيدًا. يحدث نتيجة عدم وجود نقل صافٍ للزخم الزاوي بين جسم فلكي والجسم الذي يدور حوله. بعبارة أخرى ، تتطابق الفترة المدارية للجسم المداري مع فترة دورانه ، مما يضمن أن نفس الجانب من هذا الجسم يواجه دائمًا الكوكب أو النجم الذي يدور حوله.
ضع في اعتبارك القمر الصناعي الوحيد للأرض. بالإضافة إلى قضاء 27.32 يومًا للدوران حول الأرض ، يستغرق القمر أيضًا 27.32 يومًا للدوران مرة واحدة حول محوره. هذا هو السبب في أن القمر يقدم دائمًا نفس 'الوجه' تجاه الأرض ، بينما يُعرف الجانب الذي يواجه بعيدًا باسم 'الجانب المظلم'. يعتقد علماء الفلك أن هذا هو الحال بعد جسم بحجم المريخ ( ثيا ) مع الأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة.
بصرف النظر عن رمي الحطام الذي سيشكل القمر في النهاية ، يُعتقد أن الاصطدام قد ضرب الأرض بزاوية منح كوكبنا فترة دوران أولية مدتها 12 ساعة. في الماضي ، استخدم الباحثون هذا التقدير لمدة 12 ساعة لدوران الأرض كنموذج لسلوك الكواكب الخارجية. ومع ذلك ، قبل دراسة بارنز ، لم يتم إجراء أي فحوصات منهجية على الإطلاق.
بحثًا عن معالجة هذا الأمر ، اختار بارنز معالجة الافتراض القائم منذ فترة طويلة بأن النجوم الأصغر والأقل شدة يمكنها فقط استضافة كواكب تدور في مدارات كانت مقفلة تدريجيًا. كما نظر في الاحتمالات الأخرى ، والتي تضمنت فترات دوران أولية أبطأ أو أسرع بالإضافة إلى التغيرات في حجم الكوكب وانحراف مداراتها. ما وجده هو أن الدراسات السابقة كانت محدودة نوعًا ما ولم تسمح إلا لنتيجة واحدة.
الكواكب الصخرية المقفلة Tidally ، شائعة حول النجوم منخفضة الكتلة ، من النوع M (القزم الأحمر) ، بسبب قرب مداراتها. الائتمان: M. Weiss / CfA
كما أوضح في جامعة واشنطن بيان صحفي :
ومع ذلك ، تشير نماذج تكوين الكواكب إلى أن الدوران الأولي للكوكب قد يكون أكبر بكثير من عدة ساعات ، وربما عدة أسابيع. ولذا عندما تستكشف هذا النطاق ، ما تجده هو أن هناك احتمالية لعدد أكبر من الكواكب الخارجية لتكون مقفلة بشكل مدّي. على سبيل المثال ، إذا تشكلت الأرض بدون قمر ومع 'يوم' أولي يبلغ طوله أربعة أيام ، يتوقع أحد النماذج أن الأرض ستكون محصورة عن الشمس الآن '.
من هذا ، وجد أن الكواكب التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن والتي تدور حول النجوم المتأخرة جدًا من النوع M (القزم الأحمر) من المحتمل أن تصل إلى مدارات دائرية للغاية بعد حوالي مليار سنة من تكوينها. علاوة على ذلك ، وجد أنه بالنسبة للأغلبية ، ستتم مزامنة مداراتهم مع دورانهم - ويعرف أيضًا باسم. سيكونون محبوسين مع نجمهم. يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار مهمة على دراسة تكوين الكواكب الخارجية وتطورها ، ناهيك عن قابلية السكن.
في الماضي ، كان يُعتقد أن الكواكب المغلقة بالمد والجزر لها مناخات متطرفة ، وبالتالي القضاء على أي إمكانية للحياة. على سبيل المثال ، يواجه كوكب عطارد صدى مداري 3: 2 ، مما يعني أنه يدور ثلاث مرات على محوره لكل مدارين يكملانه عن الشمس. لهذا السبب ، يستمر يوم واحد على عطارد ما يصل إلى 176 يومًا من أيام الأرض ، وتتراوح درجة الحرارة من 100 (-173 درجة مئوية ؛ -279 درجة فهرنهايت) إلى 700 كلفن (427 درجة مئوية ؛ 800 درجة فهرنهايت) بين جانب النهار و جانب الليل.
بالنسبة للكواكب المدارية التي تدور بالقرب من نجومها ، كان يُعتقد أن هذا الوضع سيكون أسوأ. ومع ذلك ، توصل علماء الفلك منذ ذلك الحين إلى التكهن بأن وجود الغلاف الجوي حول هذه الكواكب يمكن أن يعيد توزيع درجة الحرارة عبر أسطحها. على عكس عطارد ، الذي لا يوجد به غلاف جوي ولا يتعرض للرياح ، يمكن لهذه الكواكب الحفاظ على درجات حرارة من شأنها أن تكون داعمة للحياة.
انطباع الفنان عن كوكب 'شبيه بالأرض' يدور حول نجم قزم أحمر قريب. الائتمان: ESO / M. كورنميسر / ن. Risinger (skysurvey.org).
على أي حال ، تعد هذه الدراسة واحدة من العديد من الدراسات التي تضع قيودًا على الاكتشافات الحديثة للكواكب الخارجية. هذا مهم بشكل خاص بالنظر إلى أن الكشف عن الكواكب خارج الطاقة الشمسية ودراستها لا يزال في مهده ، ومقتصر على الطرق غير المباشرة إلى حد كبير. بعبارة أخرى ، يقوم علماء الفلك بتقدير حجم الكوكب وتكوينه وما إذا كان له غلاف جوي أم لا بناءً على العبور وتأثير هذه الكواكب على نجومهم.
في السنوات القادمة ، مهمات الأجيال القادمة مثل تلسكوب جيمس ويب سبيس و ال عبور أقمار مسح الكواكب الخارجية (TESS) من المتوقع أن تحسن هذا الوضع بشكل جذري. بالإضافة إلى إجراء المزيد من الملاحظات التفصيلية حول الاكتشافات الحالية ، من المتوقع أيضًا أن يكشفوا عن ثروة من المزيد من الكواكب. إذا كانت دراسة بارنز صحيحة ، فسيتم إغلاق غالبية هؤلاء الذين تم العثور عليهم ، ولكن هذا لا يعني بالضرورة أنهم غير صالحين للسكنى.
تم قبول ورقة الأستاذ بارنز للنشر من قبل المجلة الميكانيكا السماوية وعلم الفلك الديناميكي . تم تمويل البحث بمنحة من وكالة ناسا من خلال مختبر الكواكب الافتراضي.
قراءة متعمقة: جامعة واشنطن و arXiv