تم العثور على ستة كواكب غريبة محاصرة في رقصة مدارية نادرة ومعقدة

انطباع فنان عن نظام TOI-178. (ESO / L.Calçada / spaceengine.org)

تم العثور على نظام كوكبي على بعد 200 سنة ضوئية محبوسًا في رقصة مدارية نادرة. من بين الكواكب الخارجية الستة التي تدور حول نجم يُدعى TOI-178 ، تتبع الكواكب الخمسة الأبعد فترات مدارية إيقاعية ، ويرتبط كل منها بالكواكب على كلا الجانبين.

تسمى هذه الرقصة سلسلة من الرنين ، ونادراً ما تُرى. لكنها يمكن أن تكشف شيئًا عن كيفية تشكل أنظمة الكواكب.

الرنين المداري ليس نادرًا. تعني في الأساس أنه يمكن وصف الفترات المدارية لجسمين على أنها نسبة.

يمكن العثور على بعض الأمثلة في النظام الشمسي. هناك بلوتو ونبتون - لكل مدارين لكوكب بلوتو حول الشمس ، يدور نبتون ثلاث مرات ؛ هذا رنين 2: 3. وثلاثة أقمار كوكب المشتري في سلسلة رنين. لكل مدار واحد من جانيميد ، يدور يوروبا مرتين وآيو أربع مرات ؛ هذا رنين 1: 2: 4.

لكن الكواكب الخارجية الخمسة الخارجية لنظام TOI-178 لديها واحدة من أكثر سلاسل الرنين تعقيدًا على الإطلاق - 3: 4: 6: 9: 18 (حيث يكمل الكواكب الخارجية الأعمق في السلسلة 18 مدارًا لكل ثلاثة مدارات من أبعدها ).

هذا التعقيد ، وفقًا لفريق من الباحثين بقيادة Adrien Leleu من جامعة جنيف وجامعة برن في سويسرا ، هو دليل على تاريخ النظام البالغ 7 مليارات سنة.

'المدارات في هذا النظام منظمة بشكل جيد للغاية ، مما يخبرنا أن هذا النظام قد تطور بلطف شديد منذ ولادته ،' قال عالم الفلك يان أليبرت من جامعة برن.

نظام TOI-178 ليس الوحيد من نوعه الذي يحتوي على سلسلة معقدة من الرنين. في العام الماضي ، أعلن علماء الفلك عن اكتشاف نظام مكون من ستة كواكب خارجية ،نظام HD 158259، في سلسلة رنين شبه مثالية ، حيث يقترب كل زوج من الكواكب من صدى 2: 3.

ال نظام كبلر 80 لديه خمسة كواكب خارجية في سلسلة رنين 4: 6: 9: 12: 18. والمشهورةنظام TRAPPIST-1لديه سلسلة صدى الكواكب الخارجية السبعة من 2: 3: 4: 6: 9: 15: 24.

ومع ذلك ، فإن نظام TOI-178 مختلف. لأن ترتيب الكواكب الخارجية في النظام هو عبارة عن فوضى مزعجة لا يبدو أنها منطقية.

هنا في النظام الشمسي ، على سبيل المثال ، جميع الكواكب مُجمَّعة بدقة ، مع وجود عوالم صخرية أكثر كثافة في الداخل ، وعمالقة الغاز الرقيقة في الوسط ، وعمالقة الجليد في الخارج. و HD 158259 لها أرض خارقة صخرية واحدة في الداخل ، والكواكب الخارجية الخمسة الخارجية هي نبتون صغيرة. الكواكب الخارجية لـ TRAPPIST-1 هي جميع الأحجام والكثافات المتشابهة .

قارن وتباين مع TOI-178:

يبدو أن هناك كوكبًا كثيفًا مثل الأرض بجوار كوكب رقيق جدًا بنصف كثافة نبتون ، يليه كوكب بكثافة نبتون ، أوضح عالم الفلك ناثان هارا من جامعة جنيف. 'ليس هذا ما اعتدنا عليه.'

علاوة على ذلك ، فهو لا ينسجم على الإطلاق مع فهمنا للأنظمة الرنانة ، أو مع فهمنا لكيفية تشكل أنظمة الكواكب.

'لم يكن هذا ما توقعناه ، وهذه هي المرة الأولى التي نلاحظ فيها مثل هذا الإعداد في نظام كوكبي ،' قال Leleu . 'في الأنظمة القليلة التي نعرف أين تدور الكواكب في هذا الإيقاع الرنيني ، تنخفض كثافة الكواكب تدريجيًا كلما ابتعدنا عن النجم ، وهذا أيضًا ما نتوقعه من النظرية'.

من غير الواضح ما الذي يقدمه بالضبط ، لكن الاكتشاف يسلط الضوء بالتأكيد على فجوة في معرفتنا. تشير المدارات المتناغمة إلى أن النظام لم يتعرض للاضطراب بشكل كبير منذ التكوين ، حيث كان لدى الكواكب الخارجية الوقت للاستقرار في صدى قوي لأنها تمارس تأثير الجاذبية التراكمية على بعضها البعض.

هذا التعقيد حساس. أي تأثير تخريبي على النظام يمكن أن يجعل المدارات فوضوية بسهولة. من الصعب حل ذلك مع الاضطراب الظاهر للكواكب نفسها. يمكن أن يساعد العمل مع النماذج والمحاكاة في معرفة كيف يكون مثل هذا النظام ممكنًا.

وفي الوقت نفسه ، يعتقد الفريق أنه يمكن أن يكون هناك المزيد من الكواكب الخارجية البعيدة في النظام ، والتي ترتبط أيضًا بسلسلة الرنين. من خلال حساب الرنين المحتمل ، يمكن لعلماء الفلك معرفة مكان وجود هذه الكواكب الخارجية بالنسبة إلى الكواكب الأخرى والبحث عنها. هذا ، أيضا ، يمكن أن يقدم بعض القرائن.

النظام غريب للغاية لدرجة أن الفريق يعتقد أنه يمكن أن يصبح أحد أنظمة 'حجر رشيد' لدراسة تكوين الكوكب وتطوره.

'قد نجد المزيد من الكواكب التي يمكن أن تكون في المنطقة الصالحة للسكن - حيث قد تكون المياه السائلة موجودة على سطح كوكب - والتي تبدأ خارج مدارات الكواكب التي اكتشفناها حتى الآن ،' قال Leleu .

نريد أيضًا معرفة ما حدث للكوكب الأعمق الذي لا يتوافق مع الكواكب الأخرى. نشك في أنه اندلع بالصدى بسبب قوى المد والجزر.

البحث من المقرر أن يظهر في علم الفلك والفيزياء الفلكية ، ومتاح في arXiv .

من نحن

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