اكتشف علماء الفلك أنه لا توجد فقط مجموعة واسعة من الكواكب المختلفة خارج المجموعة الشمسية ، ولكن هناك أيضًا أنواع مختلفة من أنظمة الكواكب. قالت باربرا ماكدونالد من مرصد ماكدونالدز التابع لجامعة تكساس في اجتماع الجمعية الفلكية الأمريكية في ميامي بفلوريدا اليوم: 'لم نعد في كانساس فيما يتعلق بالأنظمة الشمسية'. 'الشيء المثير هو أننا وجدنا نظامًا آخر متعدد الكواكب لا يشبه نظامنا على الإطلاق.'
إن إلقاء نظرة فاحصة على نظام Upsilon Andromedae باستخدام تلسكوب هابل الفضائي وتلسكوب Hobby-Eberly والتلسكوبات الأرضية الأخرى يظهر نظامًا مضطربًا حيث تكون الكواكب خارج الميل ولها مدارات شديدة الانحدار. وجد علماء الفلك أيضًا كوكبًا آخر ، وكذلك نجمًا آخر - من المحتمل أن يكون هذا نظام نجمي ثنائي.
حتى مع مدار بلوتو المائل ، يبدو نظامنا الشمسي كمحيط من الهدوء مقارنةً بنظام أبسيلون أندروميدي.
مقارنة أنظمة الطاقة الشمسية. الائتمان: HubbleSite
قال ماكدونالد إن هذه النتائج المفاجئة ستؤثر على نظريات كيفية تطور أنظمة الكواكب المتعددة ، وتظهر أن بعض الأحداث العنيفة يمكن أن تحدث لتعطل مدارات الكواكب بعد تشكل نظام كوكبي.
وقالت: 'النتائج تعني أن الدراسات المستقبلية لأنظمة الكواكب الخارجية ستكون أكثر تعقيدًا'. 'لم يعد بإمكان الفلكيين افتراض أن جميع الكواكب تدور حول نجمها الأم في مستوى واحد.' تقول باربرا مكارثر من جامعة تكساس في مرصد ماكدونالد في أوستن.
على غرار شمسنا في خصائصها ، يقع Upsilon Andromedae على بعد حوالي 44 سنة ضوئية. إنها أصغر قليلاً ، وأكثر ضخامة ، وأكثر إشراقًا من الشمس. لأكثر من عقد بقليل ، عرف علماء الفلك أن ثلاثة كواكب من نوع المشتري تدور حول النجم الأصفر والأبيض Upsilon Andromedae.
ولكن بعد أكثر من ألف ملاحظة مجمعة ، كشفت ماكدونالد وفريقها النقاب عن تلميحات إلى أن كوكبًا رابعًا ، e ، يدور حول النجم بعيدًا. كما تمكنوا أيضًا من تحديد الكتل الدقيقة لاثنين من الكواكب الثلاثة المعروفة سابقًا ، وهما Upsilon Andromedae c و d. لكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أنه لا تدور جميع الكواكب حول هذا النجم في نفس المستوى. يميل مدار الكواكب ج ود بمقدار 30 درجة بالنسبة لبعضهما البعض. يمثل هذا البحث المرة الأولى التي تم فيها قياس 'الميل المتبادل' لكوكبين يدوران حول نجم آخر.
قال ماك آرثر: 'من المحتمل أن يكون لدى أبسيلون أندروميديا نفس عملية التكوين مثل نظامنا الشمسي ، على الرغم من أنه قد تكون هناك اختلافات في التكوين المتأخر الذي أدى إلى هذا التطور المتباين'. 'كانت فرضية تطور الكواكب حتى الآن هي أن أنظمة الكواكب تتشكل في القرص وتظل متساوية نسبيًا ، مثل نظامنا ، لكننا الآن قمنا بقياس زاوية مهمة بين هذه الكواكب مما يشير إلى أن هذا ليس هو الحال دائمًا. '
حتى الآن ، كان الاعتقاد السائد هو أن سحابة كبيرة من الغاز تنهار لتشكل نجمًا ، وأن الكواكب هي نتيجة ثانوية طبيعية لمواد متبقية تشكل قرصًا. في نظامنا الشمسي ، هناك حفرية لحدث الخلق هذا لأن جميع الكواكب الثمانية الرئيسية تدور في نفس المستوى تقريبًا. تقع الكواكب القزمة الخارجية مثل بلوتو في مدارات مائلة ، ولكن تم تعديلها بواسطة جاذبية نبتون ولم يتم تضمينها في أعماق مجال جاذبية الشمس.
إذن ما الذي أضر بنظام Upsilon Andromedae حوله؟
قال ماك آرثر: 'تشمل الاحتمالات التفاعلات التي تحدث من الهجرة الداخلية للكواكب ، أو طرد الكواكب الأخرى من النظام من خلال تناثر الكواكب والكواكب ، أو الاضطراب من النجم الثنائي المرافق للنجم الأب ، Upsilon Andromedae B'.
أو النجم المرافق - قزم أحمر أقل كثافة وأقل خفوتًا من الشمس - يمكن أن يكون الجاني. يكون.
قال عضو الفريق فريتز بنديكت: 'ليس لدينا أي فكرة عن مداره'. 'يمكن أن يكون غريب الأطوار للغاية. ربما يقترب من حين لآخر. قد يستغرق الأمر 10000 سنة '. يمكن لمثل هذا التمرير القريب من النجم الثانوي أن يزعج مدارات الكواكب من حيث الجاذبية '.
النوعان المختلفان من البيانات مجتمعة في هذا البحث هما القياس الفلكي من تلسكوب هابل الفضائي والسرعة الشعاعية من التلسكوبات الأرضية.
الفلك هو قياس مواقع وحركات الأجرام السماوية. استخدمت مجموعة ماك آرثر أحد مستشعرات التوجيه الدقيق (FGS) على تلسكوب هابل لهذه المهمة. إن FGSs دقيقة للغاية بحيث يمكنها قياس عرض ربع في دنفر من وجهة نظر ميامي. كانت هذه الدقة هي التي تم استخدامها لتتبع حركة النجم في السماء بسبب الكواكب المحيطة بها وغير المرئية.
تقوم السرعة الشعاعية بعمل قياسات لحركة النجم في السماء باتجاه الأرض وبعيدًا عنها. تم إجراء هذه القياسات على مدى 14 عامًا باستخدام تلسكوبات أرضية ، بما في ذلك اثنان في مرصد ماكدونالد وآخرون في مراصد ليك وهوت بروفانس وويبل. توفر السرعة الشعاعية خطًا أساسيًا طويلًا من ملاحظات الأساس ، مما مكّن من أقصر مدة ، ولكن بشكل أكثر دقة واكتمال ، ملاحظات هابل لتحديد الحركات المدارية بشكل أفضل.
حقيقة أن الفريق حدد الميول المدارية للكواكب c و d سمحت لهم بحساب الكتلة الدقيقة لكوكبَيْن. أخبرتنا المعلومات الجديدة أنه يجب تغيير نظرتنا إلى أي كوكب أثقل. حددت الكتل الدنيا السابقة للكواكب التي قدمتها دراسات السرعة الشعاعية الحد الأدنى للكتلة للكوكب ج عند 2 كواكب وكوكب د عند 4 كواكب. الكتل الجديدة الدقيقة التي تم العثور عليها بواسطة قياس الفلك هي 14 كوكب المشتري للكوكب ج و 10 كواكب المشتري للكوكب د.
قال بنديكت: 'تُظهر بيانات هابل أن السرعة الشعاعية ليست القصة الكاملة'. 'حقيقة أن الكواكب انقلبت كتلتها كانت لطيفة حقًا.'
الكوكب الرابع بعيد حتى الآن ، بحيث لا تكشف إشارته عن انحناء مداره.
كشفت معلومات السرعة الشعاعية التي جمعت من قبل الفريق على مدى 14 عامًا عن تلميحات إلى أن كوكبًا رابعًا طويل المدى قد يدور بعد الثلاثة المعروفة الآن. لا توجد سوى تلميحات حول هذا الكوكب لأنه بعيد جدًا لدرجة أن الإشارة التي ينشئها لا تكشف بعد عن انحناء المدار. قطعة أخرى مفقودة من اللغز هي ميل الكوكب الأعمق ب ، الأمر الذي يتطلب قياسًا فلكيًا دقيقًا أكبر 1000 مرة من قياس هابل ، وهو هدف يمكن تحقيقه من خلال مهمة فضائية مستقبلية محسّنة لقياس التداخل.
مصادر: موقع هابل ، المؤتمر الصحفي AAS