كم عدد الكواكب الخارجية؟ منذ وقت ليس ببعيد ، لم نكن نعرف إذا كان هناك أي. ثم اكتشفنا القليل حول النجوم النابضة. ثم تم إطلاق المركبة الفضائية كيبلر واكتشفت بضعة آلاف أخرى. أصبح الآن TESS (القمر الصناعي للمسح الخارجي للكواكب الخارجية) التابع لناسا قيد التشغيل ، وتتوقع دراسة جديدة نتائجها.
أعطتنا نتائج كيبلر فكرة أفضل عن أنواع وأعداد الكواكب في الأنظمة الشمسية الأخرى. لكن Kepler كان له حدوده وتحيزه لأخذ العينات بسبب طرق القياس الخاصة به. ركز كيبلر أيضًا على منطقة صغيرة واحدة من السماء ، تضم حوالي 0.25 ٪ من السماء. من الممكن ، ولكن ليس من المحتمل أن يكون بالضرورة ، أن الجزء الصغير من السماء الذي ركز عليه كيبلر لا يمثل عينة أكبر.
TESS يختلف كثيرًا عن Kepler ، خاصة في منطقة السماء التي يغطيها. ستقوم بإجراء مسح شامل للسماء ، بدلاً من مسح يركز على جزء صغير من السماء. سيركز ناسا الجديد ، صياد الكواكب أيضًا ، على النجوم الساطعة. وذلك لأن هدفه العلمي الأساسي هو العثور على كواكب أكبر من نبتون تدور حول النجوم الساطعة. يجب أن تكون النجوم مشرقة حتى تتمكن المتابعة الطيفية للمتابعة من تحديد كتل الكوكب وتركيبات الغلاف الجوي.
على الرغم من عدم وجود إجماع حول مدى شيوع الكواكب الخارجية من حيث حجمها وفتراتها المدارية ، فقد أظهر لنا كيبلر أن الكواكب الخارجية شائعة. معظم النجوم لديهم. لكن العديد من الكواكب الخارجية التي اكتشفها كيبلر بعيدة للغاية ، على بعد مئات الآلاف من الفرسخ. لذا من الصعب استحالة ملاحظات المتابعة التفصيلية. نظرًا لأن تيس تركز على النجوم الأقرب والأكثر إشراقًا بالقرب من الأرض ، مما يجعل ملاحظات المتابعة مع نطاقات "أخرى أسهل ، يجب أن تكون نتائجها أكثر تمثيلًا وأكثر دقة في تحديد مجموعات الكواكب الخارجية.
توقعت دراسة جديدة من توماس باركلي من وكالة ناسا وجامعة ماريلاند وجوشوا بيبر في جامعة ليهاي وإليزا كوينتانا من وكالة ناسا نتائج TESS. تم نشر بحثهم في مجلة الفيزياء الفلكية. استخدم الباحثون الثلاثة ما نعرفه عن النجوم النجمية وما نعرفه عن مجموعات الكواكب الخارجية ، جنبًا إلى جنب مع أنماط مراقبة TESS ، للتوصل إلى تقديراتهم.
هناك ثلاثة عوامل في محاكاة لها:
- محاكاة لمجموعات النجوم التي ستلاحظها TESS.
- عينة تمثيلية من الكواكب التي تدور حول تلك النجوم.
- التنبؤ بعدد تلك الكواكب التي ستكتشفها TESS.
تسمى تقديراتهم "محاكاة العائد" وهي ليست الأولى التي توصل إليها علماء الفلك. ولكن قبل أن نصل إلى الأرقام ، سؤال: لماذا نحتاج إلى معرفة ما سيجده TESS مسبقًا؟
الجواب على ذلك هو الحصول على بداية مسبقة لما قد يبدو عليه برنامج مراقبة المتابعة. يحب علماء الفلك التخطيط للمستقبل ، لأن مراقبة الموارد عزيزة جدًا. لا يريدون الانتظار حتى تظهر جميع نتائج TESS قبل التفكير في الخطوات التالية. أو ربما يكونون متحمسين مثل الأطفال في قصة حلوى. القليل من كليهما ، على الأرجح.
أجرت Barclay و Pepper و Quintana محاكاة 300 مرة للتوصل إلى العائد المتوقع. هناك الكثير من التفاصيل في نتائجها المتعلقة بنوع النجم الذي يدور حوله الكواكب ، ووضع المراقبة المختلفة المستخدم لاكتشاف أي الكواكب ، وكيف ترتبط جميعها بملاحظات المتابعة. ولكن في شكل أكثر إيجازًا ، إليك ما يعتقد الباحثون الثلاثة أنه سيجده TESS خلال مهمته المخططة لمدة عامين:
- 14000 كواكب خارجية
- سيكون 2100 منهم أصغر من 4 أقطار نصف قطر الأرض (4R) ، 280 منها أصغر من 2R
- 70 كواكب صالحة للسكن تدور حول نجوم قزم حمراء ، 9 منها أصغر من 2R
- 10 عوالم شبيهة بالأرض أقل من 2R والتي يمكن أن تكون في المنطقة الصالحة للسكن لنجم مثل شمسنا
هذا أمر مثير للغاية. 14000 كوكب خارجي ، 10 منها يمكن أن تكون عوالم تشبه الأرض في المنطقة الصالحة للسكن لنجم مثل الشمس. لا يعني هذا ما سيجده TESS ، ولكن يجب أن يكون تقريبًا جيدًا ومثيرًا للاهتمام. خاصةً ، على عكس كيبلر ، تعتبر الكواكب الخارجية لـ TESS أهدافًا رئيسية لمزيد من المراقبة والتوصيف.
هذه ليست محاكاة العائد الأولى لـ TESS. لكن هذا يتم مع عدد نجمي حقيقي وليس محاكاة ، لذلك يجب أن يكون أكثر دقة. يمكن عرض محاكاة إنتاجية أخرى من عام 2015 هنا ، وواحدة من عام 2017 هنا.
تُظهر لنا نتائج المحاكاة أننا قد نجد كواكب شبيهة بالأرض في مناطق صالحة للسكن. معظمها سيكون يدور حول الأقزام الحمراء ، ولكن يجب أن يكون عدد صغير حول النجوم الشبيهة بالشمس. هذا ما يريد الجميع معرفته.
ولكن ربما الأهم من ذلك ، تبين لنا هذه المحاكاة أن TESS ستحقق هدف مهمتها: اكتشاف وفرة الكواكب الأصغر من نبتون التي يمكن فحصها في دراسات المتابعة لتحديد كتلها وتكوينها الجوي.
في كلتا الحالتين ، تسير TESS على الطريق الصحيح لتحقيق بعض النتائج القوية.
- ورقة بحثية: عائد منقح للكواكب الخارجية من القمر الصناعي للمسح العابر للكواكب الخارجية (TESS)
- ورقة بحث: القمر الصناعي العابر للكواكب الخارجية: محاكاة الكشف عن الكواكب وإمكانيات الفلك الفلكي
- ورقة بحثية: محاكاة الكشف عن الكوكب لعدة بعثات TESS الموسعة المحتملة
- مركز دعم العلوم التابع لناسا تيس
- نظرة عامة على مهمة ناسا كبلر
- دخول ويكيبيديا: TESS
