لاحظ علماء الفلك كوكبًا شبيهًا بكوكب المشتري يدور حول نجم قزم أحمر بارد

تم اكتشاف كوكب خارجي غازي عملاق بكثافة المارشميلو في مدار حول نجم قزم أحمر بارد بواسطة مجموعة من الأدوات، بما في ذلك وكالة ناساأداة السرعة الشعاعية الممولة من NEID على تلسكوب WIYN 3.5 متر في مرصد Kitt Peak الوطني، وهو برنامج NOIRLab التابع لـ NSF. الكوكب، المسمى TOI-3757 b، هو الكوكب الغازي العملاق الأكثر رقيقًا الذي تم اكتشافه حول هذا النوع من النجوم.

علماء فلك يستخدمون تلسكوب WIYN الذي يبلغ قطره 3.5 متر في مرصد Kitt Peak الوطني في أريزونا، وهو برنامج تابع لـ NSF NOIRLab، لاحظوا كوكبًا غير عادي يشبه كوكب المشتري يدور حول نجم قزم أحمر بارد. يقع هذا الكوكب على بعد حوالي 580 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة ممسك العجلة، ويُعرف باسم TOI-3757 b، وهو الكوكب الأقل كثافة الذي تم اكتشافه على الإطلاق حول نجم قزم أحمر ويقدر أن متوسط ​​​​كثافةه مماثل لذلك. من الخطمي.

النجوم القزمة الحمراء هي أصغر وأخفت أعضاء ما يسمى بالتسلسل الرئيسي النجوم - النجوم التي تحول الهيدروجين إلى هيليوم في قلبها بمعدل ثابت. على الرغم من أنها "رائعة" مقارنة بالنجوم مثلنا تعرض جيد للشمسيمكن أن تكون النجوم القزمة الحمراء نشطة للغاية وتندلع بتوهجات قوية قادرة على تجريد الكوكب من غلافه الجوي، مما يجعل هذا النظام النجمي موقعًا غير مضياف على ما يبدو لتشكيل مثل هذا الكوكب الرقيق.

"كان يُعتقد تقليديًا أن الكواكب العملاقة التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء يصعب تشكيلها" يقول شوبهام كانوديا، الباحث في مختبر الأرض والكواكب التابع لمعهد كارنيجي للعلوم والمؤلف الأول لورقة بحثية منشورة في المجلة الفلكية. "حتى الآن لم يتم النظر في هذا إلا من خلال عينات صغيرة من مسوحات دوبلر، والتي عادة ما وجدت كواكب عملاقة بعيدة عن هذه النجوم القزمة الحمراء. حتى الآن، لم يكن لدينا عينة كبيرة بما يكفي من الكواكب للعثور على الغاز القريب الكواكب بطريقة قوية."

لا تزال هناك ألغاز غير مفسرة تحيط بالكوكب TOI-3757 b، وأهمها كيفية تشكل كوكب غازي عملاق حول نجم قزم أحمر، وخاصة كوكب منخفض الكثافة. ومع ذلك، يعتقد فريق كانوديا أنه قد يكون لديهم حل لهذا اللغز.

يقترحون أن الكثافة المنخفضة للغاية لـ TOI-3757 b يمكن أن تكون نتيجة لعاملين. الأول يتعلق بالنواة الصخرية للكوكب؛ يُعتقد أن العمالقة الغازية بدأت كنوى صخرية ضخمة تبلغ كتلتها حوالي عشرة أضعاف كتلة الأرض أرضوعند هذه النقطة يسحبون بسرعة كميات كبيرة من الغاز المجاور لتكوين عمالقة الغاز التي نراها اليوم. يحتوي نجم TOI-3757 b على وفرة أقل من العناصر الثقيلة مقارنة بالأقزام M الأخرى التي تحتوي على عمالقة غازية، وربما أدى ذلك إلى تشكل النواة الصخرية بشكل أبطأ، مما أدى إلى تأخير بداية تراكم الغاز وبالتالي التأثير على الكثافة الإجمالية للكوكب.

قد يكون العامل الثاني هو مدار الكوكب، والذي يُعتقد مبدئيًا أنه بيضاوي الشكل قليلاً. في بعض الأحيان يقترب من نجمه أكثر من الأوقات الأخرى، مما يؤدي إلى ارتفاع كبير في درجة الحرارة يمكن أن يتسبب في انتفاخ الغلاف الجوي للكوكب.

تم رصد الكوكب في البداية بواسطة القمر الصناعي لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا. بعد ذلك، أجرى فريق كانوديا ملاحظات متابعة باستخدام أدوات أرضية، بما في ذلك NEID وNESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager)، وكلاهما موجود في تلسكوب WIYN الذي يبلغ قطره 3.5 متر؛ ومكتشف الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن (HPF) الموجود على تلسكوب Hobby-Eberly؛ ومرصد ريد بوتس (RBO) في وايومنغ.

قام TESS بمسح عبور هذا الكوكب TOI-3757 b أمام نجمه، مما سمح لعلماء الفلك بحساب قطر الكوكب بحوالي 150,000 ألف كيلومتر (100,000 ألف ميل) أو أكبر قليلاً من قطر المشتري. ينهي الكوكب دورة كاملة حول نجمه المضيف في 3.5 يوم فقط، أي أقل بـ 25 مرة من أقرب كوكب في نظامنا الشمسي. ميركوري - والذي يستغرق حوالي 88 يومًا للقيام بذلك.

استخدم علماء الفلك بعد ذلك NEID وHPF لقياس الحركة الظاهرة للنجم على طول خط الرؤية، والمعروفة أيضًا بالسرعة الشعاعية. قدمت هذه القياسات كتلة الكوكب، والتي تم حسابها بحوالي ربع كتلة المشتري، أو حوالي 85 مرة كتلة الأرض. سمحت معرفة الحجم والكتلة لفريق كانوديا بحساب متوسط ​​كثافة الكوكب TOI-3757 b على أنه 0.27 جرام لكل سنتيمتر مكعب (حوالي 17 جرام لكل قدم مكعب)، مما يجعله أقل من نصف كثافة كوكب زحل (الكوكب الأقل كثافة). في ال النظام الشمسي) حوالي ربع كثافة الماء (أي أنه سوف يطفو إذا تم وضعه في حوض استحمام عملاق مملوء بالماء)، أو في الواقع، يشبه في كثافته المارشميلو.

"إن الملاحظات المستقبلية المحتملة للغلاف الجوي لهذا الكوكب باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد التابع لناسا يمكن أن تساعد في تسليط الضوء على طبيعته المنتفخة." تقول جيسيكا ليبي روبرتس، باحثة ما بعد الدكتوراه في: جامعة ولاية بنسلفانيا والمؤلف الثاني في هذه الورقة.

"إن العثور على المزيد من هذه الأنظمة مع الكواكب العملاقة - والتي كان يُنظر إليها ذات يوم على أنها نادرة للغاية حول الأقزام الحمراء - هو جزء من هدفنا لفهم كيفية تشكل الكواكب". يقول كانوديا.

يسلط هذا الاكتشاف الضوء على أهمية NEID في قدرته على تأكيد بعض المرشحين الكواكب الخارجية ويتم اكتشافه حاليًا بواسطة مهمة TESS التابعة لناسا، مما يوفر أهدافًا مهمة للجديد جيمس ويب تليسكوب الفضاء (JWST) للمتابعة والبدء في توصيف أجواءهم. سيؤدي هذا بدوره إلى إعلام علماء الفلك بمكونات الكواكب وكيفية تشكلها، وبالنسبة للعوالم الصخرية التي يحتمل أن تكون صالحة للحياة، ما إذا كانت قادرة على دعم الحياة.

مرجع المجلة

1. شوبهام كانوديا، جيسيكا ليبي روبرتس، كاليب آي كانياس، جو بي نينان، سوفراث ماهاديفان، جودموندور ستيفانسون، أندريا إس جي لين، سينكلير جونز، أندرو مونسون، بروك إيه باركر، هنري إيه كوبولنيكي، تيرا إن سوابي، لوك باورز، كوري بيرد، تشاد إف. بندر، كولين إتش. بليك، ويليام د. كوكران، جيايين دونغ، سكوت أ. ديدامز، كونور فريدريك، آرفيند إف غوبتا، صامويل هالفرسون، فريد هارتي، سارة إي. لوجسدون، أندرو جي. ميتكالف، مايكل دبليو ماكلوين، كارولين مورلي، جاياديف راجاجوبال، لورانس دبليو رمزي، بول روبرتسون، أربيتا روي، كريستيان شواب، رايان سي. تيرين، جون ويسنيوسكي، وجيسون تي رايت. TOI-3757 b: عملاق غازي منخفض الكثافة يدور حول نجم قزم شمسي M. المجلة الفلكية، المجلد 164، العدد 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20