اكتشف القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا أول كوكب بحجم الأرض في المنطقة الصالحة للسكن لنجمه ، وهي نطاق المسافات حيث قد تكون الظروف مناسبة تمامًا للسماح بوجود الماء السائل على السطح. أكد العلماء الاكتشاف ، المسمى TOI 700 d ، باستخدام تلسكوب Spitzer Space Telescope التابع لناسا وصمموا البيئات المحتملة للكوكب للمساعدة في توفير المعلومات لعمليات الرصد المستقبلية.
TOI 700 d هو واحد من عدد قليل من الكواكب بحجم الأرض التي تم اكتشافها في المنطقة الصالحة للسكن للنجم حتى الآن. وتشمل الكواكب الأخرى عدة كواكب في نظام TRAPPIST-1 وعوالم أخرى اكتشفها تلسكوب كبلر الفضائي التابع لناسا.
قال بول هيرتز ، مدير قسم الفيزياء الفلكية في مقر ناسا في واشنطن: “تم تصميم وإطلاق TESS خصيصًا للعثور على كواكب بحجم الأرض تدور حول النجوم القريبة”. “الكواكب حول النجوم القريبة أسهل في متابعتها بالتلسكوبات الأكبر في الفضاء وعلى الأرض. يعد اكتشاف TOI 700 d أحد الاكتشافات العلمية الرئيسية لـ TESS. إن تأكيد حجم الكوكب وحالة المنطقة الصالحة للسكن مع Spitzer هو فوز آخر لسبيتزر حيث يقترب من نهاية العمليات العلمية في يناير “.
تراقب TESS مساحات كبيرة من السماء ، تسمى القطاعات ، لمدة 27 يومًا في المرة الواحدة. يسمح هذا التحديق الطويل للقمر الصناعي بتتبع التغيرات في السطوع النجمي الناتجة عن عبور كوكب يدور أمام نجمه من منظورنا ، وهو حدث يسمى العبور.
TOI 700 هو نجم قزم صغير وبارد من نوع M يقع على بعد ما يزيد قليلاً عن 100 سنة ضوئية في كوكبة دورادو الجنوبية. حوالي 40٪ من كتلة الشمس وحجمها وحوالي نصف درجة حرارة سطحها. يظهر النجم في 11 من أصل 13 قطاعًا لوحظت TESS خلال السنة الأولى للمهمة ، واكتشف العلماء عمليات عبور متعددة بواسطة كواكبها الثلاثة.
تم تصنيف النجم في الأصل بشكل خاطئ في قاعدة بيانات TESS على أنه أكثر شبهاً بشمسنا ، مما يعني أن الكواكب بدت أكبر وأكثر سخونة مما هي عليه بالفعل. حدد العديد من الباحثين ، بما في ذلك ألتون سبنسر ، طالب في المدرسة الثانوية يعمل مع أعضاء فريق TESS ، الخطأ.
قالت إميلي جيلبرت ، طالبة دراسات عليا في جامعة شيكاغو: “عندما صححنا معلمات النجم ، انخفضت أحجام كواكبها ، وأدركنا أن الكوكب الأبعد يقارب حجم الأرض وفي المنطقة الصالحة للسكن”. “بالإضافة إلى ذلك ، في 11 شهرًا من البيانات ، لم نشهد أي توهجات من النجم ، مما يحسن فرص أن يكون TOI 700 d صالحًا للسكن ويجعل من السهل نمذجة ظروف الغلاف الجوي والسطح.”
قدم جيلبرت وباحثون آخرون النتائج في الاجتماع 235 للجمعية الفلكية الأمريكية في هونولولو ، وتم تقديم ثلاث أوراق بحثية – أحدها بقيادة جيلبرت – إلى المجلات العلمية.
الكوكب الأعمق ، المسمى TOI 700 b ، يكاد يكون بحجم الأرض تمامًا ، وربما يكون صخريًا ويكمل مدارًا كل 10 أيام. الكوكب الأوسط ، TOI 700 c ، أكبر بمقدار 2.6 مرة من الأرض – بين أحجام الأرض ونبتون – يدور كل 16 يومًا ومن المحتمل أن يكون عالمًا يهيمن عليه الغاز. TOI 700 d ، الكوكب الأبعد المعروف في النظام والوحيد في المنطقة الصالحة للسكن ، يقيس 20٪ أكبر من الأرض ، يدور كل 37 يومًا ويتلقى من نجمه 86٪ من الطاقة التي توفرها الشمس للأرض. يُعتقد أن جميع الكواكب مرتبطة بشكل مدّي بنجمها ، مما يعني أنها تدور مرة واحدة في كل مدار بحيث يغمر أحد جوانبها باستمرار في ضوء النهار.
فريق من العلماء بقيادة جوزيف رودريغيز عالم الفلك في مركز الفيزياء الفلكية | طلب هارفارد وسميثسونيان في كامبريدج ، ماساتشوستس ، متابعة الملاحظات مع سبيتزر لتأكيد TOI 700 د.
قال رودريغيز: “نظرًا لتأثير هذا الاكتشاف – أنه أول كوكب بحجم الأرض في منطقة TESS الصالحة للسكن – أردنا حقًا أن يكون فهمنا لهذا النظام ملموسًا قدر الإمكان”. “شهد سبيتزر عبور TOI 700 d بالضبط عندما توقعنا ذلك. إنها إضافة رائعة لإرث مهمة ساعدت في تأكيد اثنين من كواكب TRAPPIST-1 وتحديد خمسة أخرى “.
زادت بيانات سبيتزر من ثقة العلماء بأن TOI 700 d هو كوكب حقيقي وشحذت قياساتهم لدورته المدارية بنسبة 56٪ وحجمه بنسبة 38٪. كما استبعدت أيضًا الأسباب الفيزيائية الفلكية الأخرى المحتملة لإشارة العبور ، مثل وجود نجم مصاحب أصغر وأخف في النظام.
استخدم رودريغيز وزملاؤه أيضًا ملاحظات المتابعة من تلسكوب أرضي بطول متر واحد في شبكة مرصد لاس كومبريس العالمية لتحسين ثقة العلماء في الفترة المدارية وحجم TOI 700 c بنسبة 30٪ و 36٪ على التوالي.
نظرًا لأن TOI 700 ساطع وقريب ولا يظهر أي علامة على التوهجات النجمية ، فإن النظام هو مرشح رئيسي لقياسات الكتلة الدقيقة بواسطة المراصد الأرضية الحالية. يمكن أن تؤكد هذه القياسات تقديرات العلماء بأن الكواكب الداخلية والخارجية صخرية وأن الكوكب الأوسط مصنوع من الغاز.
قد تكون البعثات المستقبلية قادرة على تحديد ما إذا كانت الكواكب لها أغلفة جوية ، وإذا كان الأمر كذلك ، فقد تحدد تكوينها.
في حين أن الظروف الدقيقة على TOI 700 d غير معروفة ، يمكن للعلماء استخدام المعلومات الحالية ، مثل حجم الكوكب ونوع النجم الذي يدور حوله ، لإنشاء نماذج كمبيوتر وإجراء تنبؤات. قام الباحثون في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند بتصميم 20 بيئة محتملة من TOI 700 d لقياس ما إذا كانت أي نسخة ستؤدي إلى درجات حرارة سطحية وضغوط مناسبة لصلاحية السكن.
فحصت نماذج المناخ ثلاثية الأبعاد الخاصة بهم مجموعة متنوعة من أنواع الأسطح والتركيبات الجوية المرتبطة عادةً بما يعتبره العلماء عوالم قابلة للسكن. نظرًا لأن TOI 700 d مقيد بشكل مدّي إلى نجمه ، فقد تختلف تكوينات السحب وأنماط الرياح على الكوكب بشكل لافت للنظر عن أنماط الرياح على الأرض.
اشتملت إحدى المحاكاة على TOI 700 d مغطى بالمحيط مع جو كثيف يهيمن عليه ثاني أكسيد الكربون على غرار ما يعتقد العلماء أنه كان يحيط بالمريخ عندما كان صغيرًا. يحتوي الغلاف الجوي للنموذج على طبقة عميقة من السحب على الجانب المواجه للنجمة. نموذج آخر يصور TOI 700 d كنسخة خالية من الغيوم من الأرض الحديثة ، حيث تتدفق الرياح بعيدًا عن الجانب الليلي من الكوكب وتتقارب عند النقطة المواجهة للنجم مباشرة.
عندما يمر ضوء النجوم عبر الغلاف الجوي للكوكب ، فإنه يتفاعل مع جزيئات مثل ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين لإنتاج إشارات مميزة تسمى الخطوط الطيفية. أنتج فريق النمذجة ، بقيادة Gabrielle Engelmann-Suissa ، وهي جمعية أبحاث الفضاء بالجامعات التي تزور مساعد باحث في Goddard ، أطيافًا محاكية لـ 20 نسخة من نموذج TOI 700 d.
قال إنجلمان-سويسا: “في يوم من الأيام ، عندما يكون لدينا أطياف حقيقية من TOI 700 d ، يمكننا التراجع ، ومطابقتها مع أقرب طيف مقلد ، ثم مطابقة ذلك مع نموذج”. “إنه أمر مثير لأنه بغض النظر عما اكتشفناه عن الكوكب ، سيبدو مختلفًا تمامًا عما لدينا هنا على الأرض.”
TESS هي مهمة مستكشف للفيزياء الفلكية تابعة لوكالة ناسا بقيادة وتشغيل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج ، ماساتشوستس ، ويديرها مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا. ومن بين الشركاء الإضافيين شركة Northrop Grumman ومقرها فولز تشيرش بولاية فيرجينيا ؛ مركز أبحاث أميس التابع لوكالة ناسا في وادي السيليكون بكاليفورنيا ؛ مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس ؛ مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ومعهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور. وتشارك في البعثة أكثر من اثنتي عشرة جامعة ومعاهد بحثية ومراصد من جميع أنحاء العالم.
يدير مختبر الدفع النفاث في باسادينا ، كاليفورنيا ، مهمة تلسكوب سبيتزر الفضائي لمديرية المهام العلمية التابعة لناسا في واشنطن. يتم إجراء العمليات العلمية في مركز سبيتزر للعلوم في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا. تتم العمليات الفضائية في لوكهيد مارتن سبيس في ليتلتون ، كولورادو. يتم أرشفة البيانات في أرشيف علوم الأشعة تحت الحمراء الموجود في IPAC في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. يدير معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا مختبر الدفع النفاث لناسا.
تم تمويل عمل النمذجة من خلال Sellers Exoplanet Environment Collaboration في Goddard ، وهو تعاون متعدد التخصصات يجمع الخبراء لبناء نماذج كمبيوتر شاملة ومتطورة لتحليل ملاحظات الكواكب الخارجية الحالية والمستقبلية بشكل أفضل.
المصدر NASA
اقرأ أيضا اثنان من الفايكنج المرتبطين بشكل وثيق ماتا في عالم منفصل و الآن تم لم شمل عظامهم معا
