من بيان صحفي صادر عن تلسكوب سوبارو والمرصد الفلكي الوطني في اليابان:
اكتشف فريق بحثي بقيادة فلكيين من جامعة طوكيو والمرصد الفلكي الوطني الياباني (NAOJ) أن المدارات المائلة قد تكون نموذجية بدلاً من نادرة لأنظمة الكواكب الخارجية - تلك الموجودة خارج نظامنا الشمسي. قياساتهم للزوايا بين محاور دوران النجم (محور الدوران النجمي) ومدار الكوكب (المحور المداري الكوكبي) للكواكب الخارجية HAT-P-11b و XO-4b يوضحان أن مدارات هذه الكواكب الخارجية مائلة للغاية. إنها المرة الأولى التي يقيس فيها العلماء زاوية كوكب صغير مثل HAT-P-11 b. توفر النتائج الجديدة مؤشرات رصدية مهمة لاختبار النماذج النظرية المختلفة لكيفية تطور مدارات النظم الكوكبية.
منذ اكتشاف أول كوكب خارجي في عام 1995 ، حدد العلماء أكثر من 500 كوكب خارجي وكواكب خارج نظامنا الشمسي ، وكلها تقريبًا كواكب عملاقة. تدور معظم هذه الكواكب الخارجية العملاقة بشكل وثيق حول نجوم مضيفيها ، على عكس الكواكب العملاقة في نظامنا الشمسي ، مثل المشتري ، التي تدور حول الشمس من مسافة بعيدة. تقترح النظريات المقبولة أن هذه الكواكب العملاقة تكونت في الأصل من مواد وفيرة تشكل كوكبًا بعيدًا عن نجومها المضيفة ثم هاجرت إلى مواقعها القريبة الحالية. تم اقتراح عمليات ترحيل مختلفة لشرح الكواكب الخارجية العملاقة القريبة.
تركز نماذج التفاعل بين القرص والكوكب على التفاعلات بين الكوكب وقرصه الكوكبي الأولي ، القرص الذي تشكل منه في الأصل. في بعض الأحيان تؤدي هذه التفاعلات بين القرص الكوكبي الأولي والكوكب المتشكل إلى قوى تجعل الكوكب يسقط نحو النجم المركزي. يتنبأ هذا النموذج بأن محور الدوران للنجم والمحور المداري للكوكب سيكونان متوازيين مع بعضهما البعض.
ركزت نماذج التفاعل بين الكوكب والكوكب على التشتت المتبادل بين الكواكب العملاقة. يمكن أن تحدث الهجرة من تناثر الكوكب ، عندما تنتشر عدة كواكب أثناء إنشاء كوكبين عملاقين أو أكثر داخل القرص الكوكبي الأولي. في حين تنتشر بعض الكواكب من النظام ، فإن الأعمق منها قد ينشئ مدارًا قريبًا جدًا من النجم المركزي. يفترض سيناريو آخر للتفاعل مع كوكب الأرض ، هجرة Kozai ، أن تفاعل الجاذبية على المدى الطويل بين كوكب عملاق داخلي وجسم سماوي آخر مثل نجم مصاحب أو كوكب عملاق خارجي بمرور الوقت قد يغير مدار الكوكب ، ويقرب كوكبًا داخليًا أقرب إلى النجم المركزي. يمكن لتفاعلات هجرة الكوكب والكوكب ، بما في ذلك تشتت كوكب الأرض وهجرة كوزاي ، أن تنتج مدارًا مائلًا بين الكوكب والمحور النجمي.
بشكل عام ، يظهر ميل المحاور المدارية للكواكب القريبة بالنسبة إلى محاور دوران النجوم المضيفة كأساس رصدي مهم جدًا لدعم أو دحض نماذج الهجرة التي تعتمد عليها نظريات مركز التطور المداري. ركزت مجموعة بحثية بقيادة علماء الفلك من جامعة طوكيو و NAOJ ملاحظاتهم مع تلسكوب سوبارو على التحقيق في هذه الميول لنظامين معروفين بوجود كواكب: HAT-P-11 و XO-4. قامت المجموعة بقياس تأثير روسيتر ماكلولين (فيما بعد ، RM) للأنظمة ووجدت أدلة على أن محاورها المدارية تنحدر نسبة إلى محاور الدوران لنجومها المضيفة.
يشير تأثير RM إلى مخالفات واضحة في السرعة الشعاعية أو سرعة جسم سماوي في خط رؤية المراقب أثناء عمليات العبور الكوكبية. على عكس الخطوط الطيفية المتناظرة بشكل عام في مقاييس السرعة الشعاعية ، فإن تلك التي لها تأثير RM تنحرف إلى نمط غير متماثل (انظر الشكل 1). يكشف هذا الاختلاف الواضح في السرعة الشعاعية أثناء العبور عن الزاوية المسقطة للسماء بين محور الدوران النجمي والمحور المداري الكوكبي. شارك Subaru Telescope في الاكتشافات السابقة لتأثير RM ، والتي حقق فيها العلماء لما يقرب من خمسة وثلاثين نظامًا للكواكب الخارجية حتى الآن.
في يناير 2010 ، استخدم فريق بحثي بقيادة علماء الفلك في الفريق الحالي من جامعة طوكيو والمرصد الفلكي الوطني في اليابان تلسكوب سوبارو لمراقبة النظام الكوكبي XO-4 ، الذي يبعد 960 سنة ضوئية عن الأرض في منطقة لينكس. . يبلغ حجم كوكب النظام حوالي 1.3 مرة مثل كوكب المشتري ويبلغ مداره الدائري 4.13 يومًا. أظهر اكتشافهم لتأثير RM أن المحور المداري للكوكب XO-4 b يميل إلى محور الدوران للنجم المضيف. فقط تلسكوب سوبارو قام بقياس تأثير RM لهذا النظام حتى الآن.
في مايو ويوليو 2010 ، أجرى فريق البحث الحالي ملاحظات مستهدفة لنظام الكواكب الخارجية HAT-P-11 ، والذي يقع على بعد 130 سنة ضوئية من الأرض باتجاه كوكبة Cygnus. يدور كوكب HAT-P-11 b بحجم نبتون حول نجمه المضيف في مدار غير دائري (غريب الأطوار) يبلغ 4.89 يومًا وهو من أصغر الكواكب الخارجية المكتشفة على الإطلاق. حتى هذا البحث ، اكتشف العلماء فقط تأثير RM على الكواكب العملاقة. إن اكتشاف تأثير RM للكواكب الأصغر حجمًا يمثل تحديًا لأن إشارة تأثير RM تتناسب مع حجم الكوكب ؛ كلما صغر حجم الكوكب العابر ، كانت الإشارة أضعف.
استفاد الفريق من قوة جمع الضوء الهائلة لمرآة سوبارو تلسكوب التي يبلغ قطرها 8.2 م بالإضافة إلى دقة مطياف التشتت العالي. لم ينتج عن ملاحظاتهم الاكتشاف الأول لتأثير RM لكوكب خارجي أصغر بحجم نبتون ولكن أيضًا قدم دليلاً على أن المحور المداري للكوكب ينحدر إلى محور الدوران النجمي بنحو 103 درجات في السماء. استخدمت مجموعة بحثية في الولايات المتحدة تلسكوب Keck وقدمت ملاحظات مستقلة لتأثير RM لنفس النظام في مايو وأغسطس 2010 ؛ كانت نتائجهم مماثلة لتلك التي تم الحصول عليها من ملاحظات فريق جامعة طوكيو / NAOJ في مايو ويوليو 2010
أظهرت ملاحظات الفريق الحالي لتأثير RM للأنظمة الكوكبية HAT-P-11 و XO-4 أن لديهم مدارات كوكبية تميل بشدة إلى محاور الدوران لنجومهم المضيفة. تشير أحدث نتائج المراقبة حول هذه الأنظمة ، بما في ذلك تلك التي تم الحصول عليها بشكل مستقل عن النتائج التي تم الإبلاغ عنها هنا ، إلى أن مثل هذه المدارات الكوكبية شديدة الميل قد توجد بشكل شائع في الكون. سيناريو كوكب الكوكب للهجرة ، سواء كان ناتجًا عن تشتت الكوكب أو هجرة كوزاي ، بدلاً من سيناريو قرص الكوكب يمكن أن يفسر هجرتهم إلى المواقع الحالية.
ومع ذلك ، فإن قياسات تأثير RM للأنظمة الفردية لا يمكنها التمييز بشكل حاسم بين سيناريوهات الترحيل. يمكن أن يساعد التحليل الإحصائي العلماء في تحديد أي عملية للهجرة ، إن وجدت ، هي المسؤولة عن المدارات شديدة الميل للكواكب العملاقة. نظرًا لأن نماذج الهجرة المختلفة تتنبأ بتوزيعات مختلفة للزاوية بين المحور النجمي والمدار الكوكبي ، فإن تطوير عينة كبيرة من تأثير RM يمكّن العلماء من دعم عملية الهجرة الأكثر معقولية. إن إدراج قياسات تأثير RM لكوكب صغير الحجم مثل HAT-P-11 b في العينة سيلعب دورًا مهمًا في مناقشات سيناريوهات الهجرة الكوكبية.
تخطط العديد من مجموعات البحث لإجراء ملاحظات حول تأثير RM باستخدام التلسكوبات حول العالم. سيلعب الفريق الحالي و Subaru Telescope دورًا أساسيًا في التحقيقات القادمة. ستساهم الملاحظات المستمرة لأنظمة الكواكب الخارجية العابرة في فهم تكوين وتاريخ انتقال الأنظمة الكوكبية في المستقبل القريب.
