يقع بيتا بيكتوريس بيتا بيكتوريس على بعد 63.4 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة بيكتور. في عام 2008 ، أجريت الملاحظات من ESO's مرصد بارانال في تشيلي وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية. كان هذا الكوكب بيتا بيكتوريس بي ، وهو كوكب المشتري الفائق مع فترة مدارية تتراوح بين 6890 و 8890 يومًا (من 19 إلى 24 عامًا) والتي تم تأكيدها من خلال التصوير المباشر له أثناء مروره خلف النجم.
في أغسطس من عام 2019 ، تم اكتشاف كوكب ثان (كوكب آخر سوبر جوبيتر) يدور بالقرب من بيتا بيكتوريس. ومع ذلك ، نظرًا لقربه من نجمه الأم ، لا يمكن دراسته إلا من خلال وسائل غير مباشرة (قياسات السرعة الشعاعية). بعد إجراء إعادة تحليل البيانات التي تم الحصول عليها بواسطة VLT ، قام علماء الفلك باستخدام تعاون جرافتي كنا قادرين تأكيد الوجود بيتا بيكتوريس ج من خلال التصوير المباشر.
قام الباحثون المسؤولون عن البحث بتفصيل النتائج التي توصلوا إليها في دراستين ظهرت في عدد 2 أكتوبر منعلم الفلك والفيزياء الفلكية. ال أول بقيادة ماتياس نوواك من معهد كافلي لعلم الكونيات (جامعة كامبردج) في حين أن ثانيا بقيادة آن ماري لاغرانج من مختبر دراسات الفضاء والأجهزة في الفيزياء الفلكية (LESIA) ومرصد باريس.
رسم توضيحي لفنان لبيتا بيكتوريس ب ، اكتشف المشتري الفائق باستخدام طريقة التصوير المباشر. الائتمان: ESO / L. كالسادا
كما يشرحون في الدراسة الأولى ، جمع تعاون GRAVITY الضوء من أربعة من التلسكوبات الكبيرة لـ VLT لإجراء أول ملاحظات مباشرة لـ Beta Pictoris c. لم تكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تصوير كوكب بهذا القرب من نجمه الأصلي فحسب ، بل كانت أيضًا المرة الأولى التي يتم فيها استخدام التصوير المباشر لتأكيد اكتشاف تم باستخدامه. السرعة الشعاعية (المعروف أيضا باسم التحليل الطيفي دوبلر).
لعقود من الزمان ، اعتمد علماء الفلك على قياسات السرعة الشعاعية لاكتشاف وجود الكواكب الخارجية. مع اكتشاف المئات من المرشحين حتى الآن ، كانت الطريقة الثانية الأكثر شيوعًا (بعد طريقة العبور ) وغالبًا ما يتم دمجه مع عمليات العبور لتأكيد وجود الكواكب الخارجية. ومع ذلك ، لم يكتشف المرشحون من قبل باستخدام طريقة السرعة الشعاعية التي تم تأكيدها من خلال الملاحظة المباشرة.
كان هذا ممكنًا فقط بسبب أداة GRAVITY ، وهو جهاز من الجيل الثاني يعد جزءًا من مقياس التداخل VLT (VLTI). تجمع هذه الأدوات الضوء من أربعة تلسكوبات VLT - إما تلسكوبات الوحدات الأربعة أو التلسكوبات الأربعة المساعدة ، كل منها مدعوم من البصريات التكيفية (AO) - ثم يدمجها في تلسكوب افتراضي ، مما يسمح بتفاصيل وحساسية غير مسبوقة.
مثل فرانك أيزنهاور ، العالم الرئيسي لمشروع GRAVITY في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض (MPE) ، قال في أ بيان المعهد الأخير :
'إنه لأمر مدهش ، ما هو مستوى التفاصيل والحساسية التي يمكننا تحقيقها مع GRAVITY. لقد بدأنا للتو في استكشاف عوالم جديدة مذهلة ، من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا إلى الكواكب خارج النظام الشمسي. '
نيزك بيرسيد عام 2010 يتلألأ فوق التلسكوب الكبير جدًا (VLT) التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي. الائتمان: ESO
في الوقت نفسه ، كان الفريق قادرًا فقط على مراقبة Beta Pictoris c لأن قياسات السرعة الشعاعية الجديدة كانت قادرة على تحديد الحركة المدارية للكوكب بدقة. كان هذا موضوع الورقة الثانية ، حيث أظهروا كيف أن مجموعة من التصوير عالي التباين وقياس التداخل الأساسي الطويل وبيانات السرعة الشعاعية سمحت لهم بالتنبؤ بدقة بموضع Beta Pictoris b حتى يتمكن GRAVITY من العثور عليه.
سمحت لهم ملاحظاتهم أيضًا بتقييد الخصائص المدارية والفيزيائية لـ Beta Pictoris bوج وتوقع الاقتراب الأقرب لكلا الكواكب أيضًا. ومع ذلك ، فإن ما كشف عنه كان محيرًا لفريق GRAVITY. تبلغ كتلة بيتا بيكتوريس سي حوالي 8 أضعاف كتلة كوكب المشتري ، وتبعد عن نجمه بحوالي 2.7 وحدة فلكية - على مسافة قريبة من حزام الكويكبات الرئيسي من الشمس.
ومع ذلك ، فإن c أخف بحوالي ستة أضعاف من Beta Pictoris b ، الذي يدور حول نجمه على مسافة حوالي 9.8 AU ، وهو ما يعادل المسافة بين زحل والشمس. هذا يثير تساؤلاً حول مدى كبرها وكتلتها حتى تعكس ستة أضعاف كمية الضوء. في الوقت الحالي ، تعد تقديرات الكتلة لـ b أقل تقييدًا ، حيث تتراوح بين 10 و 11 من كتلة المشتري.
لكن كما يشيرون ، فإن الملاحظات المستقبلية باستخدام طريقة السرعة الشعاعية ستكون قادرة على الإجابة عن هذا السؤال. المشكلة الوحيدة هي أن الأمر سيستغرق عدة سنوات ، حيث يستغرق Beta Pictoris b حوالي 28 عامًا لإكمال مدار واحد حول نجمه. يمكن أيضًا توفير بيانات إضافية بواسطة GRAVITY + ، أداة الجيل التالي قيد التطوير حاليًا.
انطباع الفنان عن مسار النجم S2 ، والذي تتبعه تعاون GRAVITY باستخدام VLT في مرصد Paranal في تشيلي. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
كما بول موليير ، باحث ما بعد الدكتوراة في MPIA الذي يصمم أطياف الكواكب الخارجية ، مضاف :
'لقد استخدمنا GRAVITY من قبل للحصول على أطياف الكواكب الخارجية الأخرى المصوَّرة مباشرةً ، والتي احتوت هي نفسها بالفعل على تلميحات حول عملية تكوينها. يعد قياس السطوع لـ Beta Pictoris c ، جنبًا إلى جنب مع كتلته ، خطوة مهمة بشكل خاص لتقييد نماذج تكوين كوكبنا. '
سمحت نتائج الفريق لهم أيضًا بتقييد وجود كواكب إضافية في نظام Beta Pictor. بفضل القياسات والبيانات المدمجة ، يمكنهم استبعاد وجود الكواكب التي يزيد حجمها عن 2.5 مرة عن كوكب المشتري مع 3 وحدات فلكية من النجم ؛ الكواكب التي تزيد كتلتها عن 3.5 كوكب المشتري بين 3 و 7.5 وحدة فلكية ، وأكثر من 1-2 من كتلة جوبيتر التي تتجاوز 7.5 وحدة فلكية.
ولكن ربما تكون النتيجة الأكثر إثارة للإعجاب من هذا البحث هي كيف يمكن لعلماء الفلك الآن الجمع بين أعظم الأصول من الأساليب المباشرة وغير المباشرة لدراسة الكواكب الخارجية. كما أوضحوا في الدراسة الأولى ، يكون الاكتشاف المباشر أكثر حساسية للكواكب التي تدور على مسافة كبيرة من نجمها المضيف بينما تكون الطرق غير المباشرة أكثر حساسية للكواكب ذات الفترة المدارية الصغيرة.
وفقًا لنوواك ، يفتح هذا الباب أمام دراسات جديدة يمكنها تصوير الكواكب ذات المدارات الضيقة بشكل مباشر ، حيث توجد عمومًا الكواكب الصخرية التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن و 'شبيهة بالأرض'. وقال 'هذا يعني أنه يمكننا الآن الحصول على سطوع وكتلة هذا الكوكب الخارجي'. 'كقاعدة عامة ، كلما زادت كتلة الكوكب ، زاد إضاءةه.'
انطباع الفنان عن ELT باستخدام الليزر لتصحيح الاضطرابات الجوية ، وهو جزء من التقنية المعروفة باسم البصريات التكيفية. الائتمان: ESO / L. كالسادا / ن. الناهض
واحدة من أكثر التطورات المتوقعة لدراسات الكواكب الخارجية في المستقبل القريب هي الطريقة التي ستسمح بها تلسكوبات وأدوات الجيل التالي لإجراء دراسات تصوير مباشرة للكواكب الصخرية المقيدة بإحكام. سيسمح هذا أخيرًا لعلماء الفلك بالحصول على أطياف من الغلاف الجوي للعديد من العوالم التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن والتي تم اكتشافها في العقود القليلة الماضية.
من خلال تقييم تكوين الغلاف الجوي لهذه الكواكب ، سنتمكن أخيرًا من القول على وجه اليقين أي منها قادر على دعم الحياة كما نعرفها.
قراءة متعمقة: مصابيح و علم الفلك والفيزياء الفلكية و أ & أ
