في المستقبل القريب، ستحقق التلسكوبات الجديدة القوية قفزة كبيرة في علم الكواكب الخارجية. ستأخذنا التلسكوبات مثل التلسكوب الكبير للغاية، وتلسكوب ماجلان العملاق، ومرصد العوالم الصالحة للسكن إلى ما هو أبعد من اكتشاف الكواكب الخارجية. ستسمح بالتصوير المباشر للكواكب الخارجية، والتحليل الطيفي للغلاف الجوي، والسرعة الشعاعية الأكثر دقة. أبعد من ذلك، قد يتمكنون من اكتشاف البصمات الحيوية على الكواكب الصخرية، خاصة حول النجوم القزمة من النوع M القريبة، إن وجدت.
لكن مراقبة الوقت باستخدام هذه الأدوات القوية سيكون الطلب عليها مرتفعًا للغاية. يتعين على علماء الفلك الذين يطلبون وقتًا للمراقبة من أجل أبحاثهم أن يقدموا حجة قوية. جزء من هذه الحالة هو معرفة ما يجب استهدافه. وهذا يتطلب إعدادًا مسبقًا تفصيليًا.
يعد البحث الجديد الذي أجراه علماء فلك من جامعة ميشيغان جزءًا من هذا العمل المتقدم. استخدموا السرعة الشعاعية لاستهداف نظام نجمي ثنائي قريب وبحثوا عن الكواكب الأرضية التي ستكون أهدافًا مثالية لمزيد من عمليات الرصد باستخدام التلسكوبات القادمة الأكثر قوة. هذا العمل ذو أهمية خاصة لأن العديد من النجوم في درب التبانة هي نجوم ثنائية. قد تواجه طريقة الكشف عن العبور صعوبة في اكتشاف الكواكب الخارجية حول النجوم الثنائية. تعتبر طريقة السرعة الشعاعية أقوى في هذه الأنظمة.
نُشرت نتائجهم في مجلة الفيزياء الفلكية في ورقة بحثية بعنوان “قرن من السرعة الشعاعية والرصد الفلكي لـ 70 Oph AB: بيانات PFS الجديدة وقيود على رفاق الكواكب المحتملين”. المؤلف الرئيسي هو ييتينج لي، باحث ما بعد الدكتوراه في قسم علم الفلك بجامعة ميشيغان.
كلا النجمين في 70 Oph AB هما نجوم تسلسل رئيسي يبلغ عمرهما حوالي 6.2 مليار سنة. 70 Oph A لديه حوالي 0.89 كتلة شمسية و 70 Oph B لديه حوالي 0.73 كتلة شمسية. إنها ليست نجومًا تشبه الشمس تمامًا لأنها أقل كتلة وأكثر برودة. ومن بين الاثنين، 70Oph A يشبه الشمس أكثر.
كتب المؤلفون: “على مسافة 5.1 في المائة، يعد النظام النجمي الثنائي 70 Oph AB واحدًا من أكثر الأهداف المفضلة لمهام التصوير المباشر والقياس الفلكي المستقبلية التي تقوم بمسح الكواكب الأرضية الناضجة”. استخدم الباحثون تلسكوب Magellan II Clay الذي يبلغ طوله 6.5 متر في تشيلي وجهاز قياس الطيف الضوئي Planet Finder (PFS) لالتقاط بيانات السرعة الشعاعية الجديدة من النجوم في 70 Oph AB. خلال عام 2025، جمعوا 499 قياسًا لـ 70Oph A و334 قياسًا لـ 70Oph B. وقاموا بدمج قياسات RV الجديدة مع بيانات RV الأرشيفية وقياس الطيف الذي امتد لعقود. كانت بيانات خط الأساس لـ RV لمدة 27 عامًا لـ Oph A ذات أهمية خاصة.
وعلى الرغم من العثور على قياسات للسرعة الشعاعية المتغيرة في النجوم، إلا أنهم استبعدوا أن تكون الكواكب الخارجية هي السبب.
وكتبوا: “وجدنا أن تقلب RV طويل المدى لكلا المكونين يتوافق مع النشاط النجمي المشكل بواسطة فترات الدوران، ولم نكتشف أي إشارات كوكبية متماسكة في أي من المكونين”.
وفي حين أنه من المخيب للآمال عدم العثور على كواكب هناك، إلا أن هذه النتيجة لا تزال ذات قيمة علمية. النتيجة الفارغة مثل هذه لا تزال عبارة عن بيانات، وكلما زاد عدد نقاط البيانات، زاد تقدم علم الكواكب الخارجية.
وقال المؤلف الرئيسي لي في بيان صحفي: “إنه مزيج من خيبة الأمل والإثارة”. “لقد اكتشفنا أنه لا يوجد كوكب بحجم كوكب المشتري، ولكننا نفتح أيضًا الفصل الأخير حول هذا النظام التاريخي.”
ويعني هذا العمل أيضًا أن مدارات 70 Oph A وB هي الآن من أكثر المدارات المفهومة جيدًا في السماء. وحقق الباحثون درجة جديدة من الحساسية في بحثهم، والتي أظهرت أن التذبذب في النظام يرجع إلى النشاط النجمي، وليس إلى الكواكب التي تدور حولها. استهدف البحث الكواكب الضخمة بحجم المشتري، ووضعت النتائج حدودًا لحجم أي كواكب خارجية في النظام، واستبعدتها ضمن حدود معينة. يوضح المؤلفون: «نضع حدودًا عليا لأي كوكب يدور في المستوى الثنائي».
بالنسبة إلى 70 Oph A، تستبعد النتائج الكواكب الخارجية ذات كتلة المشتري والتي تقع على بعد حوالي 5 وحدات فلكية. بالنسبة إلى 70 Oph B، يتم استبعاد الكواكب الخارجية التي تتراوح كتلتها بين 0.25 و0.3 تقريبًا داخل 0.5 وحدة فلكية.
لكن البيانات تسمح للكواكب ذات كتلة زحل أو الأصغر منها باتباع مدارات مستقرة حول 70 Oph A إلى حوالي 2.5 au.
وقال مايكل ماير، أحد كبار المؤلفين المشاركين ورئيس قسم علم الفلك في جامعة ميريلاند: “إن الحد الجديد يمكّننا من تصميم استراتيجيات البحث الأمثل في المستقبل”. “في الواقع، تعد جامعة ميشيغان جزءًا من فريق يدرس مهمة فضائية تسمى SHERA والتي ستركز على الثنائيات، حيث يعد هذا النظام واحدًا من عدد قليل من الأهداف. ومن المؤكد أن 70 Oph AB سيكون هدفًا للبعثات الرئيسية، مثل المرصد العالمي الصالح للسكن التابع لناسا”.
وقال ماير: “لقد قام ييتينج بتجميع كمية هائلة من البيانات من جميع أنحاء العالم واستكشف بعناية جميع الاحتمالات”. “إنها قصة تحذيرية حول كيف يمكن للنشاط النجمي تقليد إشارات الكواكب باستخدام السرعة الشعاعية.”
هذا العمل له آثار على دراسات القابلية للسكن. باستخدام أكثر من قرن من بيانات RV والقياسات الفلكية، أصبحت مدارات 70 Oph A و70 B الآن مقيدة بشدة. أصبحت كتلتها الديناميكية معروفة الآن بدقة شديدة. وهذا يعني أن 70 Oph AB هو الآن أحد أفضل الثنائيات القريبة من النوع الشمسي.
كتب المؤلفون: “هذا أمر مهم بشكل خاص لدراسات قابلية السكن في النجوم الثنائية، حيث يمكن حتى للتغيرات المتواضعة في الانحراف المركزي أو المسافة الحضيضية أن تعدل بشكل كبير مدى المناطق المستقرة طويلة المدى”. “يقدم 70 Oph AB فرصة فريدة للبحث وتوصيف الكواكب الصالحة للسكن في الأنظمة الثنائية.” ويضيفون أن “70Oph هي واحدة من أقرب الثنائيات حيث يمكن حل HZ مكانيًا”.
سيكون من غير المعتاد عدم العثور على أي كواكب في نظام 70 Oph AB، بالنظر إلى ما نعرفه الآن عن أعداد الكواكب الخارجية. لذلك، على الرغم من عدم العثور على أي منها، فإن النتائج قد تؤدي فقط إلى تكثيف الجهود للعثور على العناصر المحتملة هناك. تظهر النتائج أن كوكبًا خارجيًا بحجم الأرض لا يزال موجودًا هناك.
وقال لي: “تضع الدراسة حدًا أعلى، وليس حظرًا، على الكواكب”. “بالنظر إلى مدى انتشار الكواكب في عالمنا وفي مجرة درب التبانة، أراهن أننا سنجد أن هناك كواكب أخرى هناك.”
وخلص الباحثون إلى أنه “إذا كانت الثنائيات النجمية قادرة على استضافة كواكب شبيهة بالأرض، فإن 70 أوف هي واحدة من أفضل الأماكن التي يمكن البحث فيها”.
