ما يقرب من جميع الكواكب خارج المجموعة الشمسية المكتشفة حتى الآن كانت ضخمة ، بحجم المشتري وما فوقها. السؤال هو: هل يمكن أن تستمر الكواكب الأصغر حجمًا في الأرض في نفس أنظمة النجوم؟ ابتكر الباحثون محاكاة حيث تم وضع الكواكب الصغيرة في نفس النظام مثل الكواكب الأكبر لمعرفة ما إذا كان بإمكانها جمع ما يكفي من المواد لتصبح كبيرة مثل الأرض. ووجدوا أن نظامًا واحدًا قريبًا - 55 كانكري - يمكن أن يكون قد شكل كواكب أرضية ، مع كمية كبيرة من المياه في المنطقة الصالحة للسكن.
أدى الاكتشاف المستمر للكواكب العملاقة التي تدور حول نجوم أخرى غير شمسنا إلى زيادة التكهنات باحتمال وجود عوالم من نوع الأرض في أنظمة الكواكب القريبة قادرة على الحفاظ على الحياة. الآن وجد الباحثون الذين يجرون محاكاة حاسوبية لأربعة أنظمة قريبة تحتوي على كواكب عملاقة بحجم كوكب المشتري نظامًا يمكن أن يكون قد شكل كوكبًا يشبه الأرض مع الظروف المناسبة لدعم الحياة.
من المحتمل أن يحتوي النظام الثاني على حزام من الأجسام الصخرية بحجم المريخ أو أصغر. النموذجان الآخران ، كما توضح النماذج ، ليس لديهما الظروف المناسبة لتشكيل كوكب بحجم الأرض. يقع كل نظام في غضون 250 سنة ضوئية من الأرض (تبلغ السنة الضوئية حوالي 5.88 تريليون ميل). لقد وجد علماء الفلك بالفعل أدلة على أن كل نظام يحتوي على كوكبين عملاقين على الأقل حول كتلة المشتري ، التي هاجرت بالقرب من نجومها ، ربما قريبة من كوكب عطارد.
بالنسبة لكل نظام من الأنظمة الأربعة ، أجرى الباحثون 10 محاكاة محوسبة وضعت أجنة كوكبية صغيرة أو كواكب أولية في النظام لمعرفة ما إذا كانت قادرة على جمع المزيد من المواد وتشكيل كوكب حقيقي بحجم الأرض. قال شون ريمون ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كولورادو ، الذي شارك في العمل عندما كان طالب دكتوراه في علم الفلك في كل محاكاة افترض نفس الظروف في النظام الكوكبي باستثناء أن موضع وكتلة كل كوكب أولي تغيرت قليلاً. جامعة واشنطن.
ريمون هو المؤلف الرئيسي لورقة تصف البحث المنشور في يونيو في مجلة Astrophysical Journal. المؤلفون المشاركون هم روري بارنز ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة أريزونا ، الذين شاركوا أيضًا في العمل أثناء طالب دكتوراه في علم الفلك في جامعة غرب أستراليا ، وناثان كايب ، طالب دكتوراه في جامعة غرب أستراليا في علم الفلك. تم تمويل العمل من قبل الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ، ومعهد علم الأحياء الفلكية التابع لناسا ومؤسسة العلوم الوطنية.
قال بارنز: "من المثير أن نماذجنا تظهر كوكبًا صالحًا للسكن ، كوكبًا ذا كتلة ، ودرجة حرارة ومحتوى مائي مشابه لكوكب الأرض ، يمكن أن يكون قد تشكل في أحد أول أنظمة متعددة الكواكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافها".
تظهر الدراسات الحديثة أن العديد من أنظمة الكواكب المعروفة خارج المجموعة الشمسية لديها مناطق مستقرة بما يكفي لدعم الكواكب التي تتراوح من كتلة الأرض إلى كتلة زحل. اختبرت نماذج UW تكوين الكوكب في أنظمة تسمى 55 Cancri و HD 38529 و HD 37124 و HD 74156. افترض الباحثون أن الأنظمة كاملة وأن مدارات الكواكب العملاقة راسخة. كما افترضوا ظروفًا قد تسمح بتكوين أجسام صغيرة يمكن أن تتطور إلى كواكب صخرية شبيهة بالأرض.
في النماذج ، وضع العلماء أجنة كوكبية بحجم القمر بين الكواكب العملاقة وسمحوا لها بالتطور لمدة 100 مليون سنة. مع هذه الافتراضات ، وجدوا كواكب أرضية تشكلت بسهولة في 55 كانكري ، وأحيانًا بمياه ومدارات كبيرة في المنطقة الصالحة للسكن في النظام. ووجد الباحثون أن HD 38529 من المرجح أن يدعم حزام الكويكبات وأجسام بحجم المريخ أو أصغر ولكن لا توجد كواكب أرضية بارزة. لم تتشكل كواكب في HD 37124 و HD 74156.
قال ريمون: "أكثر ما فاجأني هو رؤية النظام الذي شكل فقط كواكب بحجم كوكب المريخ أو أصغر". "أي شيء ينمو بشكل كبير جدًا سيكون غير مستقر ، لذلك كان هناك تراكم للكثير من الكواكب الأولية الأصغر ، وربما عُشر حجم الأرض"
وقال كايب إنه من الأهمية بمكان أن النماذج أظهرت أن الظروف يمكن أن تظل مستقرة بما فيه الكفاية لمدة 100 مليون سنة حتى تتاح للجنين الكوكبي فرصة لجمع المزيد من المواد والتطور إلى جسم بحجم القمر أو المريخ. وقال: "في نظامنا المبكر ، ربما يكون هذا هو شكل نظامنا الشمسي الداخلي ، مع مئات الأجسام بهذا الحجم"
تم اكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية بتواتر متزايد في السنوات الأخيرة بسبب التقنيات التي تكشف عن الكواكب العملاقة من خلال تأثير الجاذبية على النجوم الأم. من غير المؤكد كيف تتطور الكواكب العملاقة ، ولكن يُعتقد أنها تتشكل بعيدًا عن نجومها المضيفة ثم تهاجر إلى الداخل ، مدفوعة بأقراص الغاز التي تشكلت منها. وقال ريمون: إذا حدثت الهجرة في وقت متأخر من تطور النظام ، فقد تدمر الكواكب العملاقة معظم المواد اللازمة لبناء كواكب تشبه الأرض. وأشار إلى أنه في حين أن وجود الكواكب العملاقة راسخ إلى حد ما ، إلا أنه سيكون هناك بعض الوقت قبل أن يكون من الممكن اكتشاف كواكب أصغر حجمًا حول الأرض حول النجوم الأخرى.
بالنسبة لورقة أخرى حديثة ، أجرى ريمون أكثر من 450 محاكاة حاسوبية لرسم خرائط لمدارات كوكب عملاقة تسمح بتكوين كواكب تشبه الأرض. إذا كان الكوكب العملاق قريبًا جدًا ، فسيتم منع المواد الصخرية من التراكم في كوكب بحجم الأرض. أظهرت هذه الدراسة أن حوالي 5 بالمائة فقط من أنظمة الكواكب العملاقة المعروفة من المحتمل أن يكون لها كواكب تشبه الأرض. ولكن بسبب فترات المراقبة الطويلة والمعدات الحساسة اللازمة للكشف عن الكواكب بحجم زحل والمشتري ، فمن الممكن أن يكون هناك العديد من أنظمة الكواكب مثل أنظمتنا في هذه المجرة.
المصدر الأصلي: UW News Release
