لأول مرة ، اكتشف علماء الفلك كوكبًا خارج المجموعة الشمسية باستخدام موجات الراديو

(دانييل فوتسيلار)

نجم ممل غير ملحوظ على بعد 26 سنة ضوئية لم يكن مملاً بعد كل شيء. اكتشف علماء الفلك أن له كوكبًا - ليس فقط أي كوكب ، بل كوكب كتلته حوالي خمسة أضعاف كتلة الأرض فقط - باستخدام طريقة برية جديدة مستوحاة من كوكب المشتري الشفق القطبي.

تم ربط نشاط الموجات الراديوية من النجم ، المسمى GJ 1151 ، بتفاعل بين المجال المغناطيسي للنجم والكوكب الذي يدور حول كوكب - يشبه إلى حد كبير المجال المغناطيسي للمشتري المعروف بتفاعله مع قمر الكوكب ، Io.

إنها طريقة يمكن أن تساعدنا في العثور على المزيد من الكواكب الخارجية الصخرية التي يصعب العثور عليها مثل الزئبق و كوكب الزهرة و Earth و كوكب المريخ .

'قمنا بتكييف المعرفة من عقود من الملاحظات الراديوية لكوكب المشتري لحالة هذا النجم ،' قال عالم الفلك جو كالينجهام من المعهد الهولندي لعلم الفلك الراديوي (ASTRON).

`` لطالما كان من المتوقع وجود نسخة مطورة من كوكب المشتري آيو في أنظمة الكواكب النجمية ، والانبعاثات التي لاحظناها تناسب النظرية جيدًا. ''

حاليًا ، هناك طريقتان رئيسيتان للكشف عن الكواكب الخارجية. هناك طريقة العبور ، مثل التي تستخدمها مركبة الفضاء TESS التابعة لناسا. يحدث هذا عندما يمر كوكب بيننا وبين نجمه أثناء دورانه ، مما يتسبب في حدوث انخفاضات طفيفة في ضوء النجم.

ثم هناك طريقة السرعة الشعاعية. يكتشف هذا التذبذب الخافت في موضع النجم أثناء جره من قبل الكوكب.

لكن التفاعل بين كوكب المشتري وآيو مثير للاهتمام. ينتج انبعاث توقيع في أطوال موجات الراديو التي هي في الغالب مستقطبة بشكل دائري ، والتي ، في الترددات المنخفضة ، يمكن أن تكون أقوى من تلك الأطوال الموجية من الشمس.

المجال المغناطيسي للشمس ليس قويا بما فيه الكفاية ، والمسافات كبيرة جدا ، لإنتاج تأثير مماثل من تفاعلها مع الكواكب في النظام الشمسي ، لكن الأقزام الحمراء مختلفة. هذه النجوم الصغيرة القاتمة ذات العمر الطويل لديها مجالات مغناطيسية أقوى بكثير من الشمس ، ويمكن للكواكب أن تقترب كثيرًا.

كان من المتوقع أن ينتج كوكب قريب من نجم قزم أحمر انبعاثًا مشابهًا ولكنه أقوى من ذلك الذي ينتجه كوكب المشتري وآيو.

'حركة الكوكب خلال المجال المغناطيسي القوي لقزم أحمر تعمل كمحرك كهربائي ، بالطريقة نفسها التي يعمل بها دينامو الدراجة' شرح عالم الفلك هاريش فيدانثام من ASTRON. 'هذا يولد تيارًا هائلاً يدفع الشفق القطبي وانبعاث الراديو على النجم.'

لذلك شرع فيدانثام وفريق دولي من علماء الفلك في البحث عن موجات الراديو منخفضة التردد ذات الاستقطاب الدائري. استخدموا البيانات من مسح تم إجراؤه باستخدام وعود ، مصفوفة تلسكوب في هولندا تقوم بمسح السماء بترددات لاسلكية منخفضة ، وتحديد العديد من الانبعاثات التي تتناسب مع الفاتورة ، وتصطف مع النجوم القزمة الحمراء.

كان أحدهم GJ 1151. وكان المرشح المثالي لمزيد من الدراسة.

العديد من الأقزام الحمراء ، خاصة تلك التي يمكن اكتشافها في الأطوال الموجية الراديوية ، شديدة الاضطراب ، وتضرب الفضاء من حولهم بتوهجات نجمية ، وتدور بسرعة كبيرة ، و / أو تتفاعل مع رفيق ثنائي.

يدور GJ 1151 ببطء شديد - مرة كل 130 يومًا. إنه سلمي بشكل غير عادي بالنسبة للقزم الأحمر. ويمكن إخفاء الرفقاء الثنائيين ، لذلك أجرى فريق منفصل ملاحظات دقيقة باستخدام أداة البحث عن الكوكب ذات السرعة الشعاعية عالية الدقة على Telescopio Nazionale Galileo الإيطالي في إسبانيا.

قاموا بتفصيل بحثهم المضني ونتائجهم في ملف ورقة منفصلة ، حيث يستبعدون النجوم المصاحبة الأخرى أو الأقزام البنية أو الكواكب العملاقة التي قد تفسر أيضًا النتائج.

يمكن للنجوم الثنائية المتفاعلة أن تصدر أيضًا موجات راديو ، قال الفلكي بنيامين بوب من جامعة نيويورك.

باستخدام الملاحظات البصرية للمتابعة ، بحثنا عن دليل على رفيق نجمي يتنكر ككوكب خارج المجموعة الشمسية في بيانات الراديو. لقد استبعدنا هذا السيناريو بشدة ، لذلك نعتقد أن الاحتمال الأرجح هو كوكب بحجم الأرض صغير جدًا بحيث لا يمكن اكتشافه باستخدام أدواتنا البصرية.

لا يزال يتعين تحديد الكتلة الدقيقة لهذا الكوكب ، ولكن من المحتمل أن يكون كوكبًا صخريًا ، يدور حول النجم كل يوم إلى خمسة أيام. هذا ضيق جدًا ، وربما يكون قريبًا جدًا من النجم ليكون مضيافًا.

لكنها تقدم أيضًا طريقة جديدة للبحث عن عوالم يحتمل أن تكون صالحة للسكنى.

في كل من طريقتي العبور والسرعة الشعاعية ، تكون تأثيرات مدارات الكوكب على النجم طفيفة جدًا جدًا. لذلك كلما زادت كتلة الكوكب ، زادت احتمالية اكتشافنا له. وهذا يعني أن معظم الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها تقع في الطرف الكبير من المقياس - عمالقة الغاز والجليد ، مثل كوكب المشتري وزحل ونبتون وأورانوس.

الكواكب الخارجية الأصغر هي أكثر صعوبة. لكن هذه الطريقة الجديدة المذهلة توضح أنه يمكن اكتشافها من خلال تحليل إشارات الراديو الخاصة بالنجم. في الواقع ، يتوقع الفريق إجراء 'عشرات' من هذه الاكتشافات بناءً على ما تبقى من بيانات مسح LOFAR ؛ إنهم يعملون حاليًا على هذا البحث.

في المقابل ، سيساعدنا هذا في فهم بيئة المجال المغناطيسي للكواكب الخارجية ، وما يعنيه ذلك للبحث عن حياة فضائية.

'الهدف طويل المدى هو تحديد تأثير النشاط المغناطيسي للنجم على قابلية كوكب خارج المجموعة الشمسية للسكن ، والانبعاثات الراديوية هي جزء كبير من هذا اللغز' قال فيدانثام .

'لقد أظهر عملنا أن هذا قابل للتطبيق مع الجيل الجديد من التلسكوبات الراديوية ووضعنا على طريق مثير.'

تم نشر الأوراق في علم الفلك الطبيعي و رسائل مجلة الفيزياء الفلكية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.