كشفت دراسة الكواكب خارج الطاقة الشمسية عن أشياء رائعة ورائعة. على سبيل المثال ، من بين آلاف الكواكب المكتشفة حتى الآن ، كان العديد منها أكبر بكثير من نظيراتها الشمسية. على سبيل المثال ، معظم عمالقة الغاز الذين تم رصدهم يدورون بشكل وثيق حول نجومهم (المعروف أيضًا باسم "كوكب المشتري الساخن") كانت مشابهة في الكتلة للمشتري أو زحل ، ولكنها كانت أيضًا أكبر حجمًا بشكل ملحوظ.
منذ أن وضع الفلكيون قيودًا لأول مرة على حجم عملاق غاز خارج الطاقة الشمسية قبل سبع سنوات ، استمر سر سبب هذه الكواكب ضخمة للغاية. بفضل الاكتشاف الأخير لكوكبين توأمين في نظام K2-132 و K2-97 - قام به فريق من معهد جامعة علم الفلك بجامعة هاواي باستخدام البيانات من كبلر المهمة - يعتقد العلماء أننا نقترب من الإجابة.
الدراسة التي تفصل الاكتشاف - "رؤية مزدوجة مع K2: اختبار إعادة التضخم مع كوكبين متشابهين بشكل ملحوظ حول Red Giant Branch Stars ”- ظهر مؤخرًا في المجلة الفيزيائية الفلكية. قاد الفريق صامويل ك. جرونبلات ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة هاواي ، وضم أعضاء من معهد سيدني لعلم الفلك (SIfA) ، و Caltech ، ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، ومركز ناسا جودارد لرحلات الفضاء ومعهد SETI والعديد من الجامعات ومعاهد البحث.
وبسبب الطبيعة "الساخنة" لهذه الكواكب ، يُعتقد أن أحجامها غير العادية ترتبط بتدفق الحرارة داخل وخارج الغلاف الجوي. تم تطوير العديد من النظريات لتفسير هذه العملية ، ولكن لم تتوفر أي وسائل لاختبارها. كما أوضح جرونبلات ، "نظرًا لأنه ليس لدينا ملايين السنين لنرى كيف يتطور نظام كوكبي معين ، كان من الصعب إثبات نظريات تضخم الكوكب أو دحضها."
ولمعالجة ذلك ، بحث جرونبلات وزملاؤه من خلال البيانات التي جمعتها وكالة ناسا كبلر مهمة (على وجه التحديد من K2 مهمة) للبحث عن "كوكب المشتري الساخن" يدور حول النجوم العملاقة الحمراء. هذه هي النجوم التي خرجت من التسلسل الرئيسي لعمرها ودخلت مرحلة Red Giant Branch (RGB) ، والتي تتميز بالتوسع الهائل وانخفاض درجة حرارة السطح.
ونتيجة لذلك ، قد يتجاوز عمالقة حمراء الكواكب التي تدور حولهم عن قرب بينما تبدأ الكواكب التي كانت بعيدة في السابق في الدوران عن قرب. وفقًا للنظرية التي طرحها إريك لوبيز - عضو مديرية العلوم والاستكشاف في وكالة ناسا جودارد - فإن المشتري الساخن الذي يدور حول العملاق الأحمر يجب أن يتضخم إذا كان ناتج الطاقة المباشرة من نجمه المضيف هو العملية السائدة التي تضخم الكواكب.
حتى الآن ، كشف بحثهم عن كوكبين - K2-132b و K2-97 b - كانا متطابقين تقريبًا من حيث الفترات المدارية (9 أيام) ونصف القطر والكتل. بناءً على ملاحظاتهم ، تمكن الفريق من حساب نصف قطر كل من الكواكب بدقة وتحديد أنها كانت أكبر بنسبة 30 ٪ من المشتري. ملاحظات المتابعة من W.M. أظهر مرصد كيك في موناكي ، هاواي ، أن الكواكب كانت فقط نصف كتلة كوكب المشتري.
ثم استخدم الفريق نماذج لتتبع تطور الكواكب ونجومها بمرور الوقت ، مما سمح لهم بحساب مقدار الحرارة التي امتصتها الكواكب من نجومهم. عندما كانت هذه الحرارة تنتقل من طبقاتها الخارجية إلى تصميماتها الداخلية العميقة ، ازداد حجم الكواكب وتناقص كثافتها. أشارت نتائجهم إلى أنه في حين أن الكواكب تحتاج على الأرجح إلى زيادة الإشعاع للتضخم ، فإن الكمية التي حصلت عليها كانت أقل من المتوقع.
في حين أن نطاق الدراسة محدود ، فإن دراسة Grunblatt وفريقه تتسق مع النظرية القائلة بأن عمالقة الغاز الضخمة تتضخم بسبب حرارة النجوم المضيفة. مدعوم بخطوط أدلة أخرى تشير إلى أن الإشعاع النجمي هو كل ما يحتاجه عملاق الغاز لتغيير حجمه وكثافته بشكل كبير. هذا أمر مهم بالتأكيد ، نظرًا لأن شمسنا ستخرج من تسلسلها الرئيسي يومًا ما ، مما سيكون له تأثير كبير على نظام الكواكب لدينا.
على هذا النحو ، فإن دراسة النجوم العملاقة الحمراء البعيدة وما تمر به كواكبها ستساعد الفلكيين على التنبؤ بما سيختبره نظامنا الشمسي ، وإن كان ذلك في غضون بضعة مليارات من السنين. كما أوضح جرونبلات في بيان صحفي لـ IfA:
"إن دراسة كيفية تأثير التطور النجمي على الكواكب هي حدود جديدة ، سواء في الأنظمة الشمسية الأخرى أو في منظومتنا. من خلال فكرة أفضل عن كيفية استجابة الكواكب لهذه التغييرات ، يمكننا البدء في تحديد كيفية تأثير تطور الشمس على الغلاف الجوي والمحيطات والحياة هنا على الأرض ".
ومن المأمول أن تساعد الاستطلاعات المستقبلية المخصصة لدراسة عمالقة الغاز حول النجوم العملاقة الحمراء في تسوية الجدل بين نظريات تضخم الكوكب المتنافسة. لجهودهم ، تم منح Grunblatt وفريقه مؤخرًا بعض الوقت مع تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا ، والذي يخططون لاستخدامه لإجراء المزيد من الملاحظات حول K2-132 و K2-97 ، وعمالقة الغاز الخاصة بهم.
ومن المتوقع أيضًا أن يزداد البحث عن الكواكب حول النجوم العملاقة الحمراء في السنوات القادمة مع نشر القمر الصناعي للمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) التابع لناسا وتلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). سيتم إطلاق هاتين المهمتين في 2018 و 2019 على التوالي ، بينما من المتوقع أن تستمر مهمة K2 لمدة عام آخر على الأقل.
