كيف يمكن لكوكبين متشابهين في بعض النواحي أن يكون لهما مثل هذه الكثافات المختلفة؟ وفقا لدراسة جديدة ، قد يكون السبب في وقوع تصادم كارثي.
في نظامنا الشمسي ، جميع الكواكب الداخلية هي عوالم صخرية صغيرة ذات كثافات متشابهة ، في حين أن الكواكب الخارجية عبارة عن عمالقة غازية ذات كثافة مماثلة. لكن ليست كل أنظمة الطاقة الشمسية مثلنا.
اكتشفت مهمة كبلر مجموعة واسعة من الكواكب الخارجية خلال تسع سنوات من عملها. بفضل هذه المهمة ، نعرف الآن 2000 كوكب خارجي مؤكد وحده يحتوي على أقل من ثلاثة أقطار نصف قطر الأرض. وعلى الرغم من أن هذه الكواكب التي يبلغ عددها 2000 تحتوي على نطاق ضيق إلى حد ما من الأحجام ، إلا أن كثافتها يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا.
تم نشر الورقة الجديدة في Nature Astronomy بواسطة الفلكيين Aldo S. Bonomo و Mario Damasso من Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF) ، ومركز الفيزياء الفلكية | Harvard & Smithsonian (CfA) عالم الفيزياء الفلكية Li Zeng. كما شارك في الدراسة فريق كبير من الزملاء أكثر من أن يتم سردهم.
بعض الكواكب الخارجية المذكورة سابقًا والتي يبلغ عددها 2000 تحتوي على كثافة أقل من عملاق الغاز نبتون ، والذي يتكون من مواد متطايرة منخفضة الكثافة ، في حين أن بعضها يحتوي على كثافة أعلى من الأرض ، والتي تتكون في الغالب من الصخور (حوالي 32 ٪ من الحديد). دراسة جديدة فحصت الكواكب الخارجية في نظام Kepler-107 لمحاولة فهم وفهم كيف يمكن أن يكون للكواكب في نفس النظام وبأحجام مماثلة مجموعة واسعة من الكثافات.
ركز الفريق على نظام Kepler-107 لأنه يحتوي على أربعة كواكب بحجم نبتون الفرعي: Kepler-107b و c و d و e. الكواكب الأعمق ، 107b و 107 c ، لها نصف قطر متطابق تقريبًا 1.5 و 1.6 نصف قطر الأرض ، ولكن 107c أكثر من ضعف كثافة 107b. كيف يمكن أن يكون لهذه التوائم ، التي هي جزء من نظام صغير للغاية من الكواكب ، مثل هذه التركيبات المختلفة؟
"هذا واحد من بين العديد من أنظمة الكواكب الخارجية المثيرة للاهتمام التي اكتشفها تلسكوب كيبلر الفضائي وميزها."
لي زنغ ، قسم علوم الأرض والكواكب ، جامعة هارفارد.
الإجابة القصيرة هي إما أنها تشكلت في ظروف مختلفة تمامًا ، أو أن شيئًا مثيرًا حدث بعد التكوين لتغيير كثافاتها بشكل كبير.
قبل كبلر ، كان لدى الفلكيين نظامنا الشمسي الخاص بنا فقط. وفي نظامنا ، يبدو أن المشتري وزحل وأورانوس ونبتون تشكلت في الروافد الخارجية للقرص الكواكب الأولية ، من الجليد والجليد البارد الذي يشكل الجزء الأكبر من المواد في النظام الشمسي الخارجي. في المجاري الداخلية للنظام الشمسي الشاب ، تكونت الكواكب الصخرية من مواد نجت من إشعاع الشمس ، مثل السليكات والحديد.
ولكن أظهرت مهمة كيبلر أن ما نعتقد أنه المعيار ، أي نظامنا الشمسي ، هو مجرد مسار واحد يمكن أن تسلكه الأنظمة الشمسية. اكتشف كبلر العديد مما يسمى "المشتري الساخن" ، عوالم غازية كبيرة تدور حول قريبة جدًا من نجومهم. لم يكن بإمكان عمالقة الغاز الضخمة هذه أن تكون قريبة جدًا من نجومهم ، لأن الغازات التي تكونوا منها لم تكن لتعيش على مقربة شديدة من نجمهم. يجب أن تكون قد تكونت بعد ذلك ثم هاجرت.
هناك أدلة على أن المشتري تشكل في الروافد الخارجية لنظامنا الشمسي ، ثم هاجر بالقرب من الشمس ، قبل أن يجد طريقه إلى مداره الحالي. لكن على حد علمنا ، لم تهاجر الكواكب الصخرية الداخلية: لقد تشكلت في النظام الشمسي الداخلي وبقيت هنا.
يوضح لنا نظام Kepler 107 أيضًا أن الأنظمة الشمسية يمكن أن تتشكل بشكل مختلف عن نظامنا ، وأن الاصطدام الكارثي بين عالمين يمكن أن يغير كثافتهما.
Kepler 107b و 107 c لها نصف قطر 1.53 و 1.59 نصف قطر الأرض ، والفترات المدارية 3.18 و 4.9 يومًا ، ولكن بكثافة 5.3 و 12.65 جرام لكل سنتيمتر مكعب ، على التوالي. ما الذي يمكن أن يفسر التفاوت الكبير في الكثافات؟ إذا كان الإشعاع الشمسي هو المسؤول عن طريق غليان المواد المتطايرة ، ألن يتعرض كلا الكوكبين لها؟ أيضا ، الكوكب الخارجي لديه كثافة أكبر ، وليس الكثافة الداخلية.
يجادل فريق الفلكيين بأنه كان تصادمًا كارثيًا هو المسؤول عن الكثافات المتباينة.
يعتقدون أن ما حدث هو أن كبلر 107 ج ، الكوكب الخارجي والأكثر كثافة ، عانى من اصطدام كارثي جرد من عباءة سيليكات ، تاركا فقط قلب الحديد.
قال لي زينج من جامعة هارفارد: "هذا واحد من بين العديد من أنظمة الكواكب الخارجية المثيرة للاهتمام التي اكتشفها تلسكوب كيبلر الفضائي وميزها". "أكد هذا الاكتشاف العمل النظري المبكر مما يشير إلى أن التأثير العملاق بين الكواكب لعب دورًا أثناء تكوين الكوكب. ومن المتوقع أن تجد بعثة TESS المزيد من هذه الأمثلة ".
التصادمات الكوكبية ليست فكرة جديدة. تظهر الأدلة أن قمر الأرض تم إنشاؤه نتيجة اصطدام كارثي بين الأرض وجسم آخر يسمى Theia. يشير هذا البحث الجديد إلى أنها قد تكون أكثر شيوعًا مما يعتقد.
إذا كانت الاضطرابات الكارثية تحدث بشكل متكرر في أنظمة الكواكب ، فإن الفلكيين يتوقعون العثور على العديد من الأمثلة الأخرى مثل Kepler-107 ، حيث يتم تحديد عدد متزايد من كثافات الكواكب الخارجية بشكل أكثر دقة.
مصادر:
- الورقة البحثية: تأثير ضخم كأصل محتمل لتوائم مختلفة في نظام كبلر -107 خارج المجموعة الشمسية
- بيان صحفي: اصطدام الكواكب الخارجية
- ويكيبيديا: كبلر -107
- كال تيك: كوكب المشتري الساخن
- ويكيبيديا: كوكب المشتري الساخن
