معظم الكواكب الخارجية التي اكتشفناها كانت موجودة منذ فترة طويلة. لقد أزالوا مسارهم المداري (أحد متطلبات الكوكب، كما يعلم عشاق بلوتو جيدًا)، ولديهم قوة جذب خاصة بهم، وفي كثير من الحالات يتألقون بأشعة تحت الحمراء الخاصة بهم. لكن الوصول إلى هذه النقطة يستغرق وقتًا طويلاً، فالعثور على الكواكب “الشابة” أصعب بكثير. لكن ورقة بحثية جديدة متاحة في The Astrophysical Journal Letters أجراها فريق بحث بقيادة أندريا بيرناردي من جامعة دييغو بورتاليس في تشيلي تصف ورقة بحثية جديدة تستحق بالتأكيد الجائزة باعتبارها أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية اكتشفناه حتى الآن.

تم الانتهاء من هذا الاكتشاف جزئيًا بفضل مصفوفة أتاكاما المليمترية / تحت المليمترية الكبيرة (ALMA)، الواقعة في صحراء أتاكاما في تشيلي. عندما يوجه هذا التلسكوب القوي عينيه نحو الأنظمة التي لا تزال في مرحلة مبكرة من عملية تكوين النجوم، فإنه يرى بانتظام حلقات من الغاز والغبار تحيط بتلك النجوم المعروفة باسم الأقراص الكوكبية الأولية. عادة، تحتوي هذه الأقراص على فجوات واضحة جدًا، وتشير النظرية الفلكية إلى أن تلك الفجوات يتم سدها بواسطة الكواكب الناشئة التي تجمع المواد.

لكن محاولة رؤية أحد تلك الكواكب الناشئة أمر صعب. تحجب الأقراص نفسها الكثير مما يحدث فيها، والنجم المضيف ساطع بشكل سخيف مقارنة بأي ضوء يصدره الكوكب الوليد. أفضل ما تمكنا من القيام به حتى الآن هو العثور على كوكب نجح في اقتطاع مساحة في قرص ناضج نسبيًا، مثل الكوكب (الكوكب) الخارجي الذي يبلغ عمره 5.4 مليون عام PDS 70 b/c.

رسوم متحركة لنموذج تكوين الكوكب الخارجي المكتشف حديثًا. ائتمان – قناة WM Keck Observatory على اليوتيوب

للعثور على كوكب أصغر سنًا، لجأ الباحثون إلى البيانات الأرشيفية من مرصد كيك. وبالعودة إلى عام 2018، رصدت مجموعة مختلفة من الباحثين النجم المعروف باسم Elias 2-24، إلى جانب ستة آخرين، باستخدام أداة كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة 2 (NIRC2) الموجودة على متن تلسكوب كيك في هاواي. يقع Elias 2-24 على بعد حوالي 454 سنة ضوئية في منطقة تشكل النجوم Ophiuchus، وكان لديه فجوة واضحة جدًا في قرصه الكوكبي الأولي يبلغ عرضها حوالي 30 وحدة فلكية.

ليست هذه هي المرة الأولى التي ينظر فيها علماء الفلك إلى فجوة القرص المحددة أيضًا، فقد أشارت الملاحظات من التلسكوب الكبير جدًا إلى نقطة مضيئة في تلك الفجوة والتي يمكن أن تكون كوكبًا، لكنهم لم يتمكنوا من تأكيد ذلك. وكانت الحيلة هي أخذ جميع الملاحظات -من كيك، وALMA، وVLT- في الاعتبار. مع كل السياق الإضافي، أصبح من الواضح أن هناك بالفعل كوكبًا خارج المجموعة الشمسية يدور حول إلياس 2-24 عند حوالي 54.9 وحدة فلكية – بعيدًا عن مدار بلوتو في نظامنا الشمسي، ولكن على وجه التحديد في منتصف الفجوة التي يبلغ عرضها 30 وحدة فلكية والتي وجدتها ALMA. وحسب حساباتهم، كان عمر الكوكب أقل من مليون سنة.

لمزيد من التأكيد، احتاج الباحثون إلى إثبات أن بقعة الضوء هذه لم تكن مجرد نجم في الخلفية تصادف أنه كان محاذيًا تمامًا ليبدو وكأنه كوكب خارجي. وللقيام بذلك، قاموا بتحليل الحركة النسبية للبقعة بين مجموعات البيانات التي تم جمعها في عامي 2018 و2020، ووجدوا أن احتمال أن يكون هناك نجم آخر هو الذي تسبب في هذه الإشارة هو 0.015% فقط.

يتحدث فريزر عن العثور على الكواكب الخارجية

الخطوة التالية في عملية اكتشاف الكواكب الخارجية هي محاولة معرفة حجم الكوكب ومدى سخونته. وباستخدام نماذج تطور الكواكب القياسية، حسب الباحثون أن كتلة الكوكب ستكون بين 1.0 و4.0 كتلة المشتري. كما حسبوا أن درجة الحرارة تتراوح بين 1300 و1600 كلفن، وهي درجة حرارة مثيرة للدهشة بالنظر إلى مدى بعد الكوكب عن نجمه.

ومع ذلك، هناك سؤال واحد كبير معلق – ما هو المسار المداري للكوكب. نظرًا لأنه بعيد جدًا عن نجمه، تحرك الكوكب حوالي 1.5 درجة فقط من مساره المداري البالغ 360 درجة بين عامي 2018 و2020. وهذا ليس كبيرًا بما يكفي لتتمكن التلسكوبات الحالية من القياس بدقة. ومع ذلك، حسب الباحثون أيضًا أنه بين عامي 2018 والآن، سيكون الكوكب قد سافر بمقدار 6 درجات من مداره، وهو ما يقع ضمن حدود الكشف لكل من المراصد الحديثة والقادمة. سيسمح قياس مداره لعلماء الفلك بوزن الكوكب بالإضافة إلى النجم المرافق له مباشرة، مما يضيف رؤية مهمة لهذه المرحلة المبكرة من عملية تكوين الكواكب.

لا شك أن هناك كواكب أصغر سنًا مختبئة في مكان ما في المجرة، لكن العثور عليها سيكون أكثر صعوبة على الأرجح. في الوقت الحالي، يجب أن يكون هذا الكوكب، المعروف رسميًا باسم Elias 2-24 b، بمثابة أقرب مثال لدينا على تكوين الكواكب، ولا شك أنه سيتم مراقبته عن كثب بواسطة أكبر عدد ممكن من الأدوات التي يمكننا توفيرها لعقود قادمة.

يتعلم أكثر:

مرصد WM Keck – أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه حتى الآن مختبئًا في بيانات مرصد كيك

أ. بيرناردي وآخرون – البحث عن كواكب أولية مدمجة باستخدام مخطط الإكليل الدوامي Keck/NIRC2: تأكيد وجود كوكب متراكم النواة في الفجوة الضيقة لقرص إلياس 2-24

UT – أصغر كوكب خارج المجموعة الشمسية تمت رؤيته على الإطلاق؟

UT – اكتشاف الكواكب الخارجية الشابة العابرة لأطول فترة