Tatooines في كل مكان؟ العديد من الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها بالفعل موجودة في أنظمة النجوم المتعددة
في الوقت الحالي ، نعرف حوالي 4000 كوكب خارجي مؤكد ، ويرجع الفضل في ذلك في الغالب إلى مهمة كبلر . تيس عبور قمر صناعي لمسح الكواكب الخارجية ، من المرجح أن يرفع هذا الرقم 4000 بمقدار كبير. ولكن ماذا عن النجوم التي تدور كل هذه الكواكب حولها؟
حددت دراسة جديدة من معهد الفيزياء الفلكية والمرصد الجامعي بجامعة جينا أكثر من 200 كوكب خارجي موجود في أنظمة نجمية متعددة. الدراسة جزء من الجهد المبذول لفهم كيف تشكل النجوم المضيفة تكوين وتطور الكواكب.
مؤلف هذه الدراسة هو الدكتور ماركوس موغراور ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد الفيزياء الفلكية ومرصد جامعة يينا ، في ألمانيا. يعتمد عمله على إصدار البيانات الثاني من جايا ، مهمة وكالة الفضاء الأوروبية لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لمجرتنا. يهتم موغراور بكيفية تشكيل نظام النجوم المتعددة لتكوين الكواكب وتطورها ، وهو ما يحدث في وقت مبكر من حياة النظام الشمسي.
'أنظمة النجوم المتعددة شائعة جدًا في مجرتنا درب التبانة.'
د. ماركوس موغراور ، مؤلف الدراسة ، جامعة ينا.
أظهر الاستطلاع الجديد أنه في غضون 1600 سنة ضوئية من الشمس ، يوجد 176 نجمًا ثنائيًا ، و 27 ثلاثية هرمية ، ونظام واحد رباعي التسلسل الهرمي يستضيف جميع الكواكب الخارجية. هذا المجموع البالغ 208 نظام متعدد النجوم به كواكب هو من أصل أكثر من 1300 كوكب خارجي يستضيف نجومًا على مسافة واحدة.
الدراسة بعنوان ' ابحث عن رفقاء النجوم من النجوم المضيفة للكواكب الخارجية من خلال استكشاف ESA الثاني-جاياالافراج عن البيانات . ' تم نشره في الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية ، 13 تشرين الثاني (نوفمبر) 2019. موغراور هو المؤلف الوحيد.
أوضح موغراور في كتابه 'أنظمة النجوم المتعددة شائعة جدًا في مجرتنا درب التبانة' خبر صحفى . 'إذا كانت هذه الأنظمة تشتمل على كواكب ، فإنها ذات أهمية خاصة للفيزياء الفلكية ، لأن أنظمة الكواكب فيها يمكن أن تختلف عن نظامنا الشمسي بطرق أساسية.'
تُظهر هذه الصور بعض النجوم المضيفة للكواكب الخارجية ذات النجوم المصاحبة (B ، C) التي تم العثور عليها أثناء المشروع. الصور عبارة عن صور RGB مركبة تم التقاطها باستخدام تلسكوب المسح البانورامي ونظام الاستجابة السريعة (PanSTARRS) في y- (960 نانومتر) و i- (760 نانومتر) و g-band (480 نانومتر). تُظهر الصورة في المنتصف نظام نجمي ثلاثي هرمي. الصورة: موغراور ، بانستارس
من المستحيل التأكد من عدد النجوم الفعلية في مجرة درب التبانة. يصعب العثور على النجوم منخفضة الكتلة ، خاصة على مسافة بعيدة منا. ولكن مع تقدم النجوم ، غالبًا ما يعمل علماء الفلك مع نطاق يتراوح بين 200 إلى 400 مليار نجم في مجرتنا. تشير بعض التقديرات إلى أن ما يصل إلى 85٪ من النجوم في مجرة درب التبانة موجودة في أنظمة نجمية متعددة. تُظهر بيانات كبلر أن ثلث الأنظمة النجمية المتعددة لها كواكب. لكن كيفية تشكيل أنظمة النجوم المتعددة للكواكب التي تدور حولها لا يزال سؤالًا له عواقب واسعة النطاق.
يتجاوز عمل موغراور مجرد اكتشاف وتحديد أنظمة النجوم المتعددة التي تستضيف كواكب خارجية. أراد أن يصف هذه الأنظمة الشمسية بمزيد من التفصيل. وجد أن الأنظمة تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم. تحتوي الأنظمة المقيدة بإحكام على نجوم مصاحبة في نطاق 20 وحدة فلكية من نجمها ، وهو ما يشبه مسافة أورانوس عن شمسنا ، والأنظمة الأوسع لها مرافقة على مسافة تزيد عن 9000 وحدة فلكية من نجمها. ومع ذلك ، يتم العثور عليها في أغلب الأحيان في حوالي 1000 AUs.
إلى اليسار: كتلة الرفقاء المكتشفة ، المرسومة على الفصل المتوقع (فصل) للنجوم المضيفة للكواكب الخارجية. رفقاء القزم الأبيض ، الذين تم تحديدهم في هذا الاستطلاع ، يظهرون على أنهم دوائر بيضاء مملوءة ، بكتلة مفترضة 0.6 ميكرون؟
على اليمين: توزيع الأنواع الطيفية المشتقة (SpT) لجميع المرافقين المكتشفة في هذا المسح. حقوق الصورة: M.Mugrauer، 2019.
كما ميز أنواع وأعداد النجوم في هذه الأنظمة.
تختلف النجوم في دراسة موغراور من حيث العمر والكتلة ودرجة الحرارة. أضخم نجم وجده أضخم 1.4 مرة من شمسنا ، وأقلها كتلة تساوي 8٪ فقط من كتلة الشمس. ومع ذلك ، فإن كتلة الصحابة تبلغ ذروتها بين 0.15 و 0.3 كتلة شمسية. احتوت العديد من الأنظمة النجمية المتعددة على نجم 'مهيمن' أكبر ، ورفيق أصغر: كتلة أقل ، ونجوم قزمة باردة تتوهج باللون الأحمر.
هذا هو HIP116454 في كوكبة الحوت. إنه نجم تسلسل رئيسي من النوع K ، يُعرف أيضًا باسم K dwarf. إنه يبعد حوالي 200 سنة ضوئية ، وله نجم قزم أبيض مرافق (B في هذه الصورة.) كما أنه يحتوي على كوكب خارج المجموعة الشمسية واحد على الأقل ، HIP116454 b ، (غير معروض) كوكب تبلغ كتلته 12 ضعف كتلة الأرض. حقوق الصورة: موغراور ، مسح سلون الرقمي للسماء.
أحد الأسئلة التي تواجه علماء الفلك هو ما إذا كانت الكواكب الخارجية قادرة على النجاة من التشنجات المدمرة أحيانًا لنجم يقترب من المراحل النهائية من تطوره. (ارى الكون اليوم: يبدو مستحيلًا ، ولكن بطريقة ما نجا هذا الكوكب من مرحلة نجمه العملاق الأحمر ) وجد موغراور ثمانية الأقزام البيضاء من بين أنظمة النجوم المتعددة الخاصة به ، مما يعزز حالة أن الكواكب يمكن أن تبقى على قيد الحياة ، على الأقل في بعض الأحيان ، عندما يتسبب نجم مضيف في تدمير محيطه.
من بين 208 نظامًا نجميًا متعددًا في دراسة موغراور ، فإن الغالبية العظمى - 176 - عبارة عن أنظمة نجمية ثنائية. ولكن هناك أيضًا 27 نظامًا نجميًا ثلاثيًا وحتى نظام نجمي رباعي واحد. وبين 20 AU و 10000 AUs ، 15٪ من النجوم لها رفيق. هذا يتعارض مع التردد العام للنجوم الشبيهة بالشمس مع رفقاء ، حيث يتوقع علماء الفلك العثور على ضعف هذا العدد. كما أن النجوم المرافقين الذي وجده موغراور في دراسته تظهر مسافات أكبر بخمس مرات من تلك الموجودة في الأنظمة 'العادية'.
وفقًا لموغراور ، 'يمكن أن يشير هذان العاملان معًا إلى أن تأثير العديد من النجوم في نظام نجمي يعطل عملية تكوين الكواكب بالإضافة إلى زيادة تطوير مداراتها.'
يقع هذا النظام النجمي الثلاثي في كوكبة الأسد ، ويبعد حوالي 800 سنة ضوئية. النجم الساطع على اليسار هو النجم الكوكبي المضيف ، A هو النجم المرافق الأول ، بينما C ، النجم الأحمر الخافت ، هو النجم المرافق الثاني. حقوق الصورة: Mugrauer، PanSTARRS.
قد يؤدي وجود رفيق نجمي إلى تعطيل عملية تكوين الكواكب في القرص المحيط بالنجوم الفتية. يمكن أن تؤثر جاذبيتها أيضًا على تطور مدار الكوكب.
وجد موغراور أن حوالي 15٪ من النجوم المستضيفة للكواكب الخارجية في دراسته لها نجمة مصاحبة أو أكثر. لكنه يرى أن هذا مجرد بداية لعمله. ينوي تحديث قائمته باستمرار كمشروع مستمر حيث تقوم بعثات الكواكب الخارجية الجديدة ، وخاصة TESS ، بعملها.
مع قاعدة البيانات المتزايدة لأنظمة النجوم المتعددة التي تستضيف الكواكب الخارجية ، يمكن لعلماء الفلك البدء في الإجابة عن سؤال مثير للاهتمام: كيف تتشكل الكواكب وتتطور وتتكيف عندما يكون لنجمها المضيف رفيق؟