A Candidate Innermost Fifth Planet In the HR 8799 System Revealed By JWST NIRISS Aperture Masking Interferometry
باستخدام خط معالجة جديد لتداخل قناع الفتحة بجهاز NIRISS التابع لتلسكوب جيمس ويب الفضائي يتغلب على قيود الحساسية السابقة، اكتشف باحثون كوكباً خامساً مرشحاً في نظام HR 8799، والذي إذا تم تأكيده، سيجعله أول نظام مكون من خمسة كواكب مصورة مباشرة ويشير إلى رنين حركة متوسطة مستقر بنسبة 3:1 مع الكوكب e المعروف.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
على مدى عقود، ظل علماء الفلك مأخوذين بفكرة العثور على عوالم أخرى مثل عالمنا، لكن العوالم الأكثر صعوبة في الرصد هي غالباً تلك الأقرب إلى نجومها. ويعود ذلك إلى أن وهج النجم نفسه يكون طاغياً لدرجة أنه يطمس الضوء الخافت لأي كواكب قريبة، تماماً مثل محاولة رؤية حشرة مضيئة تحوم بجانب كشاف ضوئي. ولحل هذه المعضلة، طور العلماء تقنيات لحجب ضوء النجم أو لاستخدام الطبيعة الموجية للضوء نفسه لزيادة حدة رؤيتهم، مما يسمح لهم بالنظر في المناطق الداخلية المزدحمة للأنظمة الشمسية البعيدة. ويعد نظام HR 8799 أحد أكثر الأنظمة واعدة لهذا النوع من الدراسات، وهو نجم شاب يقع على بعد حوالي 130 سنة ضوئية. يشتهر هذا النظام بالفعل باحتوائه على أربعة كواكب غازية ضخمة تدور بعيداً عن شمسها، وهو تكوين تحدى فهمنا لكيفية تشكل الأنظمة الكوكبية وبقائها. ومع ذلك، فقد اشتبه علماء الفلك لسنوات في وجود كوكب خامس أصغر حجماً قد يكون مختبئاً في مكان أقرب بكock من النجم، متوارياً في الوهج حيث لم تتمكن التلسكوبات السابقة من النظر.
لقد وجه فريق من الباحثين عيناً جديدة قوية نحو هذا النظام باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ووجدوا مرشحاً قوياً لذلك العالم الداخلي المفقود. وباستخدام أداة متخصصة في التلسكوب تسمى "المصور والمطياف بالأشعة تحت الحمراء القريبة عديم الشق" (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph)، استخدم الفريق تقنية تُعرف باسم "تداخل القناع الفتحي" (aperture masking interferometry). تتضمن هذه الطريقة وضع قناع به سبع فتحات صغيرة فوق مرآة التلسكوب، مما يؤدي إلى تقسيم الضوء الوارد إلى حزم متعددة. وعندما تعود هذه الحزم للاندماج، فإنها تخلق نمط تداخل يكشف عن تفاصيل أصغر بكثير مما يمكن للتلسكوب رؤيته في الحالات العادية. كان الباحثون يبحثون عن رفيق خافت يبعد مسافة ضئيلة جداً من الدرجة عن النجم، وهي مسافة صغيرة جداً تعادل حوالي سبعة أضعاف المسافة بين الأرض والشمس.
وقد أصبح بحث الفريق ممكناً بفضل برنامج حاسوبي جديد طوروه يسمى "أميجو" (Amigo)، والذي يعمل كمحاكٍ متطور للغاية للنظام البصري الكامل للتلسكوب. كانت المحاولات السابقة لتحليل البيانات من هذه الأداة محدودة بسبب أعطال إلكترونية دقيقة في الكاشف كانت تشوه أنماط التداخل الدقيقة، مما جعل من المستحيل رؤية الأجسام الخافتة بالقرب من النجوم الساطعة. يقوم البرنامج الجديد بنمذجة هذه الأعطال وتصحيحها، مما يؤدي فعلياً إلى تنظيف الصورة للكشف عما كان مخفياً في السابق. وعندما طبق الباحثون هذه الطريقة الجديدة على البيانات، وجدوا إشارة متميزة شمال النجم. ظهرت هذه الإشارة عند مستوى تباين يبلغ حوالي جزئين من عشرة آلاف، مما يعني أن هذا الجسم أخفت بنحو 50,000 مرة من النجم نفسه. ويقع الجسم عند مسافة إسقاط تبلغ حوالي 150 ميلي ثانية قوسية، وهو ما يترجم إلى مسافة فيزيائية تبلغ حوالي سبعة وحدات فلكية من النجم.
يفسر الباحثون هذه الإشارة على أنها مرشح لكوكب، وقد أطلقوا عليه اسم HR 8799 f. وبناءً على سطوعه وعمر النظام المعروف، فمن المرجح أن هذا الجسم يمتلك كتلة تتراوح بين بضعة أضعاف وعدة أضعاف كتلة المشتري. ورغم أن الكشف ذو دلالة إحصائية، حيث يظهر بوضوح فوق مستوى الضجيج الخاص بالأداة، إلا أن الفريق يصفه بأنه "تجريبي" لأنه يعتمد على ملاحظة واحدة. ويتوافق موقع الجسم مع حركة النجم كما تم قياسها بواسطة مهام فضائية أخرى، مما يشير إلى أنه رفيق مرتبط بالنجم وليس نجماً في الخلفية. علاوة على ذلك، يتناسب موقعه بدقة مع نموذج نظري حيث تكون الكواكب الخمسة مقفلة في رقصة مدارية مستقرة، حيث يدور الكوكب الجديد في رنين محدد مع أضخم الكواكب الأربعة المعروفة. هذا الرنين سيعمل كمرساة جاذبية، مما يمنع الكواكب من الاصطدام ببعضها أو القذف خارج النظام على مدى مليارات السنين.
وعلى الرغم من الحماس، يحرص المؤلفون على الإشارة إلى أن هذا ليس اكتشافاً مؤكداً بعد. فالإشارة تقع عند حافة ما يمكن للأداة اكتشافه بشكل موثوق، وهناك تموجات خافتة أخرى في البيانات قد تكون إنذارات كاذبة، رغم أن تحليل الفريق يشير إلى أنها على الأرجح ناتجة عن الأداة وليست أجساماً حقيقية. كما قارن الفريق نتائجهم مع عمليات بحث سابقة من تلسكوبات أرضية، والتي فشلت في العثور على هذا الكوكب. ويرون أن تلك الأدوات السابقة ببساطة لم تكن تمتلك الحساسية الكافية لرؤية جسم قريب جداً من النجم، أو أن سطوع الكوكب يتغير بطريقة جعلته غير مرئي عند الأطوال الموجية التي استخدمتها تلك التلسكوبات. ولتحويل هذا المرشح إلى اكتشاف مؤكد، يخطط الباحثون لمراقبة النظام مرة أخرى بنفس الأداة، باستخدام مرشحات متعددة وتحريك هدف التلسكوب قليلاً لفصل ضوء الكوكب عن أي ضجيج أدوات متبقي. وإذا تأكد هذا الاكتشاف، سيصبح HR 87 99 f أول نظام مكون من خمسة كواكب يتم تصويره مباشرة، مما يقدم لمحة نادرة عن البنية المعقدة لنظام شمسي شاب ويوفر اختباراً حاسماً لنظريات تشكل الكواكب.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.