هناك نوع من الكواكب الخارجية التي يشير إليها الفلكيون أحيانًا باسم كواكب حلوى القطن أو النفخات الفائقة. إنها غامضة ، لأن كتلتها لا تتطابق مع نصف قطرها الكبير للغاية. تنطوي السمتان على كوكب ذي كثافة منخفضة للغاية.
في نظامنا الشمسي ، لا يوجد شيء مثلهم ، وكان العثور عليهم في أنظمة شمسية بعيدة أمرًا محيرًا. الآن ربما اكتشفه علماء الفلك.
علماء الفلك هم أنتوني بيرو من جامعة كارنيجي وشرياس فيسابراجادا ، في Caltech. ورقتهم بعنوان "استكشاف ما إذا كان يمكن تفسير النفخات الفائقة على أنها كواكب خارجية حلقية". نشر في المجلة الفلكية.
قال بيرو في بيان صحفي: "بدأنا نفكر ، ما إذا كانت هذه الكواكب ليست جيدة التهوية مثل حلوى القطن على الإطلاق". "ماذا لو بدت النفخات الفائقة كبيرة جدًا لأنها محاطة بالفعل بالحلقات؟"
عثر صيادو الكواكب على أكثر من 4000 كوكب خارجي مؤكد. من خلال الملاحظة الدقيقة ، يمكن لعلماء الفلك تقييد خصائص الكواكب الخارجية مثل الكثافة والكتلة والحجم وحتى إذا كانوا في المنطقة الصالحة للسكن لنجمهم. ولكن لا توجد طريقة حقيقية لتحديد ما إذا كانت هذه الأشياء البعيدة لها حلقات.
سيكون من المستغرب إذا لم يفعل ذلك. جميع عمالقة الغاز وعمالقة الجليد في نظامنا الشمسي لديهم حلقات ، على الرغم من أن زحل فقط يمكن تمييزه بسهولة.
يتم اكتشاف الجزء الأكبر من الكواكب الخارجية بطريقة العبور. وينطوي ذلك على مراقبة الكوكب بعناية وهو يمر بين نجمه المضيف وبيننا. استنادًا إلى الانخفاض الصغير في ضوء النجوم الذي يسببه انتقال الكوكب ، يمكن لعلماء الفلك اكتشاف كوكب. إنها أيضًا كيفية تحديد الخصائص الأخرى للكوكب ، إلى جانب المشاهدة أثناء تأرجح النجم استجابة لحركة الكوكب.
لكن طريقة العبور لا يمكنها أن تخبر علماء الفلك إذا كان للكوكب حلقات. في تجربة فكرية ، تساءل الفلكيون عن شكل الكواكب مثل زحل للمراقب البعيد.
"بدأنا نتساءل ، إذا كنت ستنظر إلينا من عالم بعيد ، فهل ستعترف بكوكب زحل ككوكب حلقي ، أم ستبدو ككوكب منتفخ لعلم الفلك الفضائي؟" سأل Vissapragada.
يقول الباحثون في بحثهم: "من الأمثلة المفيدة التي يجب أخذها في الاعتبار هو زحل: المتوسط على مدار الموسم ، إذا قام مراقب خارجي بقياس حجم زحل أثناء النقل دون احتساب الحلقات ، فسيقلل من كثافته الحقيقية بحوالي اثنين".
لقد بنىوا على تلك التجربة الفكرية بتجربة فعلية أو محاكاة. قام الباحثون بمحاكاة كوكب حلقي يمر أمام الشمس ، وكيف سيبدو ذلك لعلم فلك بعيد بأدوات مراقبة قوية. كما درسوا أنواع المواد في الحلقات التي قد تؤثر على الملاحظات.
كانت النتائج مختلطة. وفقًا لعملهم ، يمكن أن تشرح الحلقات بعض الكواكب المنتفخة ، ولكن ليس كلها. في ورقتهم يقولون ، "نجد أن هذا التفسير يعمل لبعض النفخات الفائقة ، ولكن بالنسبة للبعض الآخر يواجه صعوبات." جزء من تفسير هذه النتائج يشمل أطياف لا مثيل لها من الكواكب النفخة.
يقول المؤلفون في ورقتهم: "هنا نعتبر ما إذا كانت <كواكب منتفخة> يمكن أن يكون لها نصف قطر كبير مستدل لأنه في الواقع محاط. وهذا يفسر بشكل طبيعي لماذا لم تظهر النفخات الفائقة حتى الآن سوى أطياف عبور لا مثيل لها ". عادة ما يكون للكوكب الخارجي أطياف ، ولكن مع الحلقات ، لا يوجد.
ويتابع المؤلفان: "نجد أن هذه الفرضية يمكن أن تعمل في بعض الحالات ولكن ليس كلها. إن القرب الشديد من النفخات الفائقة لنجومها الأم يتطلب حلقات ذات تركيبة صخرية وليست جليدية. " وهذا بدوره يضع حدًا لنصف قطر الحلقات نفسها.
والحد الأقصى على نصف القطر يعني أن الحلقات يمكن أن تفسر بعض الكواكب النفخة ، ولكن ليس كلها. وفقًا للصحيفة ، "هذا يجعل من الصعب شرح الحجم الكبير لـ Kepler 51b و 51 c و 51 d و 79 d ما لم تتكون الحلقات من مادة مسامية". كواكب Kepler 51 الثلاثة كلها كواكب منتفخة ، وهي الثلاثة ذات الكثافات الأقل شهرة. في الواقع ، على الرغم من أنها كلها كواكب بحجم المشتري ، إلا أن كتلتها أكبر بضع مرات من كتلة الأرض.
في بيان صحفي ، أوضح المؤلف المشارك Piro بهذه الطريقة: "تميل هذه الكواكب إلى الدوران على مقربة من النجوم المضيفة لها ، مما يعني أن الحلقات يجب أن تكون صخرية ، وليس جليدية. لكن نصف قطر الحلقة الصخرية يمكن أن يكون كبيرًا جدًا ، إلا إذا كانت الصخور مسامية جدًا ، لذلك لن تناسب كل نفخة فائقة هذه القيود. "
يمكن أن تكون المواد المكونة للحلقة الصخرية كثيفة جدًا ، ويمكن أن تتكون فقط من حلقات بحجم معين. إذا كانت كثيفة جدًا وبعيدة جدًا عن الكوكب ، فسوف تتحد في الأقمار الصناعية بدلاً من ذلك.
يقول الباحثان أنه من المحتمل أن يتم تفسير ما لا يقل عن ثلاثة كواكب نفث تمت ملاحظتها بالحلقات: كبلر 87 ج و 177 ج بالإضافة إلى HIP 41378f. حجم كبلر 87 سي كبير مثل نبتون ، ولكنه يبلغ حجمه 6.4 مرة فقط مثل كتلة الأرض. الاثنان الآخران في قائمتهما لديهما اختلاف مماثل بين الحجم والكتلة.
للأسف ، مثل العديد من القضايا في علم الفلك ، ليس لدينا القدرة على المراقبة لمعرفة ما إذا كان هذا البحث دقيقًا. اقتربت المشاهدات الأرضية للأهداف الساطعة ، لكن النجوم المضيفة لكواكب النفخة المعروفة قاتمة للغاية. (الاستثناء الوحيد هو HIP 41278 f ، الذي تم الإعلان عنه باعتباره كوكب نفخة جديدًا عندما كان زوج المؤلفين يكملون هذه الورقة.) أيضًا مثل قضايا أخرى في علم الفلك ، علينا أن ننتظر تلسكوب جيمس ويب الفضائي لإلقاء بعض الضوء على المشكلة. لا يوجد مرفق مراقبة حالي قادر على اكتشاف الحلقات حول الكواكب الخارجية.
إذا تم تأكيد وجود حلقات من أي من هذه الكواكب الخارجية ، فسيكون ذلك تطورًا مهمًا. سأعطي الفلكيين فهماً أفضل بكثير لكيفية تشكل الأنظمة الكوكبية ، وكيف تطورت.
أكثر:
- بيان صحفي: ماذا لو كانت الكواكب "حلوى القطن" الغامضة في الواقع حلقات رياضية؟
- ورقة بحثية: استكشاف ما إذا كان يمكن تفسير النفخات الفائقة على أنها كواكب خارجية حلقية
- مجلة الفضاء: هل "الهيكل الخارجي الغريب" حول نجمة Tabby's Star عملاق الغاز الحلقية؟
