منذ اكتشاف أول كوكب يدور حول نجم عادي بخلاف الشمس في عام 1995 ، يوجد الآن أكثر من 150 مرشحًا لما يسمى بالكواكب الخارجية المعروفة. يتم الكشف عن معظمها بطرق غير مباشرة ، استنادًا إلى اختلافات السرعة الشعاعية أو تعتيم النجم أثناء مرور الكوكب أمامه (انظر ESO PR 06/03 و ESO PR 11/04 و ESO PR 22/04 ).
ومع ذلك ، يفضل علماء الفلك الحصول على صورة مباشرة لكوكب خارجي ، مما يسمح لهم بتوصيف الطبيعة الفيزيائية للجسم بشكل أفضل. هذه مهمة صعبة للغاية ، حيث أن الكوكب مخبأ بشكل عام في "وهج" نجمه المضيف.
للتغلب على هذه المشكلة جزئيًا ، يدرس علماء الفلك أشياء صغيرة جدًا. في الواقع ، تكون الأجسام دون النجمية أكثر سخونة وإشراقًا عندما تكون صغيرة وبالتالي يمكن اكتشافها بسهولة أكبر من الأشياء القديمة ذات الكتلة المماثلة.
استنادًا إلى هذا النهج ، قد يكون اكتشاف العام الماضي لقطعة ضوء ضعيفة بجوار القزم البني الصغير 2M1207 من قبل فريق دولي من علماء الفلك باستخدام تلسكوب ESO Very Large Telescope (ESO PR 23/04) صورة حقيقية لكوكب خارج المجموعة الشمسية. يبدو أن تقريرًا حديثًا يستند إلى بيانات من تلسكوب هابل الفضائي يؤكد هذه النتيجة. تعتبر الملاحظات الأكثر حداثة التي تم إجراؤها باستخدام تلسكوب سبيتزر الخاص بتوهج الأشعة تحت الحمراء الدافئة لكواكب "المشتري الساخن" المكتشفة مسبقًا نتيجة أخرى مثيرة للاهتمام في هذا السياق. هذه الثروة من النتائج الجديدة ، التي تم الحصول عليها في غضون بضعة أشهر ، توضح تمامًا ديناميكية هذا المجال من البحث.
رفيق صغير
الآن ، ربما حقق فريق مختلف من علماء الفلك [1] اختراقاً هاماً آخر في هذا المجال من خلال إيجاد رفيق صغير لنجم شاب. منذ عدة سنوات ، أجرى هؤلاء العلماء بحثًا عن الكواكب والأجسام منخفضة الكتلة ، ولا سيما حول النجوم التي لا تزال في عملية تكوينها - ما يسمى نجوم T-Tauri - باستخدام كل من التصوير المباشر وتقنيات السرعة الشعاعية. أحد الأشياء الموجودة في قائمتهم هو GQ Lupi ، نجم T-Tauri الصغير ، يقع في سحابة الذئبة الأولى (الذئب) ، وهي منطقة تشكل النجوم على بعد 400 أو 500 سنة ضوئية. يبدو أن النجم GQ Lupi هو كائن صغير جدًا لا يزال محاطًا بالقرص ، ويبلغ عمره بين 100000 و 2 مليون سنة.
لاحظ الفلكيون GQ Lupi في 25 يونيو 2004 باستخدام أداة البصريات التكيفية NACO المرفقة بـ Yepun ، التلسكوب الرابع الذي يبلغ طوله 8.2 مترًا من التلسكوب الكبير جدًا الموجود أعلى سيرو بارانال (تشيلي). تتغلب البصريات التكيفية للجهاز على التشوه الناجم عن الاضطراب الجوي ، وتنتج صورًا شديدة الوضوح بالقرب من الأشعة تحت الحمراء.
كما تظهر ESO PR Photo 10a / 05 ، فإن سلسلة تعرضات NACO تكشف بوضوح عن وجود الرفيق الصغير ، الموجود بالقرب من النجم. هذا الكائن الذي تم العثور عليه حديثًا على بعد 0.7 ثانية قوسية فقط ، وكان يمكن التغاضي عنه بدون استخدام قدرات البصريات التكيفية لـ NACO.
على مسافة GQ Lupi ، يبلغ الفصل بين النجم ورفيقه الضعيف حوالي 100 وحدة فلكية (أو 100 ضعف المسافة بين الشمس والأرض). هذا هو ما يقرب من 2.5 أضعاف المسافة بين بلوتو والشمس.
الرفيق ، المسمى GQ Lupi B أو GQ Lupi b [2] ، هو أكثر خفوتًا بمقدار 250 مرة من الرفيق GQ Lupi A كما هو موضح في هذه السلسلة من الصور. وأكدت صور أخرى تم الحصول عليها مع NACO في أغسطس وسبتمبر وجود هذا الرفيق وموقعه.
يتحرك في نفس الاتجاه
ثم اكتشف الفلكيون أن النجم قد تمت ملاحظته من قبل بواسطة تلسكوب سوبارو وكذلك بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. استعادوا الصور المقابلة من أرشيف البيانات لهذه المرافق لمزيد من التحليل.
كما أظهرت الصور القديمة ، التي تم التقاطها في يوليو 2002 وأبريل 1999 ، على التوالي ، وجود الرفيق ، مما يمنح الفلكيين إمكانية قياس موضع الجسمين بدقة على مدى عدة سنوات. هذا بدوره سمح لهم بتحديد ما إذا كانت النجوم تتحرك معًا في السماء - كما هو متوقع إذا كانت مرتبطة بالجاذبية معًا - أو إذا كان الجسم الأصغر مجرد كائن في الخلفية ، محاذيًا بالصدفة فقط.
من قياساتهم ، وجد الفلكيون أن الفصل بين الجسمين لم يتغير خلال فترة الخمس سنوات التي تغطيها الملاحظات (انظر ESO PR Photo 10b / 05). بالنسبة للعلماء هذا دليل واضح على أن كلا الجسمين يتحركان في نفس الاتجاه في السماء. يقول رالف نويه ، مستخدم جامعة جينا (ألمانيا) وزعيم الفريق: "إذا كان الجسم الخافت سيكون كائنًا خلفيًا" ، فسنرى تغييرًا في الانفصال حيث ستتحرك GQ Lup في السماء. من عام 1999 إلى عام 2004 ، كان من الممكن أن يتغير الفصل بمقدار 0.15 أركسيك ، بينما نحن واثقون من أن التغيير أصغر 20 مرة على الأقل ".
كوكب خارجي أو قزم بني؟
لمزيد من التحقيق في الطبيعة الفيزيائية للكائن المكتشف حديثًا ، استخدم علماء الفلك NACO على VLT لأخذ سلسلة من الأطياف. وقد أظهر ذلك التوقيع النموذجي لجسم رائع للغاية ، لا سيما وجود شرائط الماء وثاني أكسيد الكربون. مع مراعاة ألوان الأشعة تحت الحمراء والبيانات الطيفية المتاحة ، تشير حسابات النموذج الجوي إلى درجة حرارة تتراوح بين 1600 و 2500 درجة ونصف قطر أكبر مرتين من المشتري (انظر PR Photo 10c / 05). وفقًا لهذا ، فإن GQ Lupi B هو كائن بارد وصغير إلى حد ما.
ولكن ما هي طبيعة هذا الشيء الخافت؟ هل هي كوكب خارجي حسن النية أم هو قزم بني ، تلك النجوم "الفاشلة" التي ليست ضخمة بما يكفي لإنتاج تفاعلات نووية رئيسية بشكل مركزي؟ على الرغم من أن الخط الحدودي بين الاثنين لا يزال موضع جدل ، إلا أن إحدى الطرق للتمييز بين الاثنين هي من خلال كتلتها (حيث يتم ذلك أيضًا بين الأقزام البنية والنجوم): الكواكب (العملاقة) أخف من حوالي 13 كتلة المشتري ( الكتلة الحرجة اللازمة لإشعال انصهار الديوتريوم) ، الأقزام البنية أثقل.
ماذا عن جي كيو لوبي ب؟
لسوء الحظ ، فإن الملاحظات الجديدة لا تقدم تقديرًا مباشرًا لكتلة الجسم. وبالتالي يجب على الفلكيين الاعتماد على المقارنة مع النماذج النظرية لهذه الأشياء. لكن هذا ليس سهلا كما يبدو. إذا كان GQ Lupi A و B يتشكلان في وقت واحد ، كما يقبل الفلكيون بشكل عام ، فإن الجسم الذي تم العثور عليه حديثًا يكون صغيرًا جدًا. المشكلة هي أنه بالنسبة لمثل هذه الأشياء الصغيرة جدًا ، ربما لا تكون النماذج النظرية التقليدية قابلة للتطبيق. ومع ذلك ، إذا تم استخدامها ، فإنها توفر تقديرًا لكتلة الجسم التي تقع في مكان ما بين 3 إلى 42 كتلة المشتري ، أي تشمل كل من الكوكب والمجالات القزمة البنية.
هذه المراحل المبكرة في القزم البني وتكوين الكوكب هي في الأساس منطقة غير معروفة للنماذج. من الصعب جدًا نمذجة الانهيار المبكر لسحب الغاز نظرًا للظروف المحيطة بالنجم الأصلي المتشكل. توفر مجموعة واحدة من النماذج ، المصممة خصيصًا لنمذجة الأشياء الصغيرة جدًا ، كتلًا منخفضة تصل إلى كتلة واحدة إلى اثنتين من كتل المشتري. ولكن كما يشير مستخدم رالف نويه؟ "لا تزال هذه النماذج الجديدة بحاجة إلى المعايرة ، قبل أن يتم تحديد كتلة هؤلاء الصحابة بثقة".
يؤكد الفلكيون أيضًا أنه من المقارنة بين أطياف VLT / NACO والنماذج النظرية للمؤلف المشارك Peter Hauschildt من جامعة هامبورغ (ألمانيا) ، فإنهم يصلون إلى استنتاج مفاده أنه تم الحصول على أفضل ملاءمة لجسم يحتوي على ما يقرب من قطري المشتري وكتل المشتري 2. إذا استمرت هذه النتيجة ، فسيكون GQ Lupi b أصغر وأخف كوكب خارجي تم تصويره.
لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتحديد طبيعة GQ Lupi B. بدقة إذا كان الجسمان مرتبطان بالفعل ، فإن أصغر كائن سيحتاج إلى أكثر من 1000 عام لإكمال مدار حول نجمه المضيف. هذا بالطبع طويل جدًا للانتظار ولكن تأثير الحركة المدارية ربما يمكن اكتشافه - كتغيير طفيف في الفصل بين الجسمين - في غضون بضع سنوات. لذلك يخطط الفريق لإجراء ملاحظات منتظمة لهذا الكائن باستخدام NACO على VLT ، من أجل الكشف عن هذه الحركة. لا شك أنه في غضون ذلك ، سيتم تحقيق مزيد من التقدم على الجانب النظري وسيتم تحقيق العديد من الاكتشافات المثيرة في هذا المجال.
معلومات اكثر
تم نشر البحث المقدم في هذا البيان الصحفي الصادر عن ESO في رسالة إلى المحرر مقبولة للنشر من قِبل علم الفلك والفيزياء الفلكية ("دليل رفيق ثانوي متحرك مشترك لـ GQ Lup" بقلم R. Neuh؟ user et al.) و متاح في شكل PDF على http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
ملحوظة
[1]: يتألف الفريق من مستخدم Ralph Neuh؟ و G؟ nther Wuchterl و Markus Mugrauer و Ana Bedalov (جامعة يينا بألمانيا) و Eike Guenther (Th؟ ستيرنوارت ، ألمانيا).
[2]: في الأدبيات الفلكية ، تتمثل الاتفاقية في وضع عواصم للنجوم الأعضاء في أنظمة متعددة ، ولكن الحروف الصغيرة للكواكب. إذا تبين أن الرفيق لـ GQ Lupi A هو كوكب ، فسيطلق عليه GQ Lupi b ، بينما إذا كان قزمًا بنيًا ، فسيتم تحديده على أنه GQ lupi B. نظرًا لعدم اليقين الحالي ، فقد استخدمنا الطائفتين في هذا البيان الصحفي ، كما فعل المؤلفون في الورقة العلمية الأصلية.
المصدر الأصلي: ESO News Release
