علماء الفلك يقيسون كتلة ومسافة كوكب مارق لأول مرة
لأول مرة، قام علماء الفلك بحساب كتلة ومسافة كوكب متجول باستخدام العدسة الدقيقة وجايا، وأكدوا أنه كوكب زحل متجول على بعد 10000 سنة ضوئية.
ما يسمى بالكواكب المتجولة هي أشباح الكون. وهي لا تدور حول أي نجم، لذا لا يمكن رؤيتها بالطرق الكلاسيكية التي تعتمد على ضوء النجم. وعدت تقنية التعديس الميكروي الجاذبية بالقدرة على وزن هذه الأجسام، لكن القطعة الرئيسية كانت مفقودة: المسافة بينها، والتي حجبت الكتلة الحقيقية بسبب مشكلة الانحطاط. يكسر العمل الجديد هذا العائق ويفتح مجالًا لدراسة هذه العوالم التي تسافر بمفردها، مع الأرقام في متناول اليد.
التعديس الميكروي الجاذبية هو ظاهرة النسبية العامة حيث يوجد جسم مضغوط وضخم (مثل نجم أو كوكب كبير) في المقدمة ينحني الزمكان، مما يؤدي إلى انحناء وتضخيم الضوء من مصدر أبعد، ويعمل كعدسة مكبرة كونية. يسمح هذا التشوه بالكشف عن الأجسام الخافتة أو غير المرئية، مثل الكواكب المتجولة أو المادة المظلمة، من خلال زيادة مؤقتة قصيرة في سطوع مصدر الضوء.
تسمح عدسات الجاذبية الدقيقة بقياس الكوكب المتجول
اكتشف فريق دولي حدث عدسة ميكروية من العديد من التلسكوبات الأرضية ومن جايا، القمر الصناعي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية والذي يرسم خريطة درب التبانة. التعديس الميكروي يعني أن جاذبية الجسم تعمل مثل عدسة مكبرة على ضوء نجم في الخلفية. ويرتفع السطوع وينخفض بشكل مميز يكشف عن خصائص “العدسة”، وهي في هذه الحالة كوكب بلا نجم. ولكن لترجمة هذا المنحنى إلى كتلة، هناك حاجة إلى مسافة. مكّنت غايا، التي رصدت نفس الحدث من نقطة أخرى في الفضاء، من قياس اختلاف المنظر العدسي الميكروي وبالتالي المسافة.
تم إعطاء الجسم اسمين، KMT-2024-BLG-0792 وOGLE-2024-BLG-0516، لأن اتحادين تبعاه في وقت واحد تقريبًا. لعبت هندسة السماء لصالحها، حيث كان الحدث متعامدًا تقريبًا مع محور مبادرة جايا وقام القمر الصناعي بإجراء ستة قياسات في 16 ساعة بالقرب من الحد الأقصى. ومن خلال هذه البيانات، حسب المؤلفون أن الكتلة تعادل 22% من كتلة المشتري، أي أنها تشبه زحل إلى حد كبير. وتبلغ المسافة حوالي 3000 فرسخ فلكي، أي أقل بقليل من 10000 سنة ضوئية، من انتفاخ المجرة. يشير التحليل الطيفي للخلفية إلى أن النجم المكبر هو عملاق أحمر.
كانت المسافة إلى الكوكب المتجول مفقودة
المفتاح المنهجي هو حل “الانحطاط الشامل للمسافة”. منحنى السطوع وحده لا يميز بين جسم أكثر ضخامة بعيدًا وجسمًا أقل ضخامة أقرب. عندما يتم ملاحظة نفس الحدث من موقعين منفصلين، فإن الاختلاف الزمني الطفيف في صعود وهبوط السطوع يحدد اختلاف المنظر العدسي الميكروي. وبهذا المنظر تحصل على المسافة وبالتالي الكتلة الحقيقية دون افتراضات قوية. وهي نقلة نوعية تحول التقديرات إلى قياسات مباشرة.
يبدو أن العديد من الكواكب المارقة المرشحة لها كتلة أقل من كوكب المشتري، الذي يتناسب مع العوالم التي ولدت في أقراص الكواكب الأولية ثم تم طردها عن طريق تفاعلات الجاذبية. الأجسام الأكثر ضخامة التي تتجول بحرية هي في الواقع أقزام بنية، وهي أجسام فاشلة تقع بين كوكب ونجم. ويشير الفريق إلى فجوة في التوزيع الشعاعي، يطلق عليها اسم “صحراء أينشتاين”، والتي تفصل بدقة بين هاتين المجموعتين. يتناسب زحل المنعزل هذا مع سكان الكواكب الذين طردتهم العمليات الديناميكية العنيفة في أنظمة ولادتهم.
تأتي هذه الدراسة في وقت مناسب لتقنية التعديس الميكروي. ستستخدم المشاريع الجارية والمستقبلية، بدءًا من شبكات التلسكوبات الأرضية إلى تلسكوب نانسي جريس الروماني التابع لناسا، اختلاف المنظر المكاني بشكل منهجي. مع رؤية المزيد من الأحداث من نقطتين، سيكون المجتمع قادرًا على إجراء إحصاء لكتل ومسافات الكواكب الخالية من النجوم، وحتى الكواكب الأصغر حجمًا. وبالتالي فإن العدسات الدقيقة، الحساسة للكواكب البعيدة عن نجومها وللأجسام الحرة، ستغطي مساحة من التضاريس لا تطأها التقنيات الأخرى.
مرجع
حدث عدسة ميكروية لكوكب عائم حر ناجم عن جسم له كتلة زحل