علم الأنساب الكوكبي: اكتشف العلماء أن عوالم درب التبانة تنتمي إلى إحدى العائلتين

يمكنك معرفة الكثير عن كيفية تقدم الطفل في السن من خلال النظر إلى والديه، وقد تبين أن هذا قد يكون صحيحًا بالنسبة للأنظمة الكوكبية أيضًا. أجرى العلماء علم الأنساب الكوني على أنظمة الكواكب في درب التبانة، ووجدوا عائلتين متميزتين تؤثران على تطور ومصير هذه الأنظمة.

وقام فريق الدراسة، بقيادة باحثين في المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء الفلكية (INAF)، بدراسة 300 من أفضل أنظمة الكواكب المتعددة المفهومة من بين أكثر من 1000 نظام اكتشفها علماء الفلك في درب التبانة.

يوضح بحث الفريق كيف تؤثر البيئات المحيطة بالنجوم الوليدة بشكل مباشر على مصائر الكواكب، وبالتالي، على بقاء الكواكب خارج المجموعة الشمسية، أو الكواكب الخارجيةوالتي من المحتمل أن تكون قادرة على استضافة الحياة. قد يكون ذلك أمرًا بالغ الأهمية بينما يبحث علماء الفلك عن حياة خارج كوكب الأرض النظام الشمسي, وتوجيههم إلى أنظمة تحتوي على كواكب يحتمل أن تكون صالحة للحياة مثل الأرض.

“السؤال الأساسي الذي بدأنا منه هو: ما الذي يحدد خصائص أنظمة الكواكب كما نراها اليوم؟ هل تم إنشاؤها عند الولادة أم أنها منحوتة من خلال التطور مع مرور الوقت؟ وقال عضو الفريق والباحث في INAF دييغو توريني في بيان أرسل إلى موقع Space.com: “الحقيقة، في النهاية، تبين أنها تكمن في مكان ما في الوسط”.

“تظهر نتائجنا أن هناك صلة وراثية بين أنظمة الكواكب ونجومها، وذلك اعتمادا على نجم وأضاف توريني: “التي يولدون حولها، فإن هذا الارتباط يحدد أيضًا مصيرهم”.

قد ترغب

تتكون “العائلة” الأولى التي حددها العلماء من أنظمة واسعة وضخمة، غالبًا ما تتراوح كتلتها الإجمالية بين ضعفين إلى 10 أضعاف كتلة نظامنا الشمسي. الكواكب في هذه الأنظمة تدور حول نجوم ذات كتلة أكبر من الشمس مع تركيزات أقل من العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم (التي يطلق عليها علماء الفلك اسم المعادن بشكل مربك إلى حد ما) مما نراه في نجمنا.

الأسرة الثانية هي أنظمة أكثر إحكاما وأقل كتلة. يتكون أفراد هذه العائلة من كواكب ذات كتل وأحجام متشابهة، وهو ما يسمى بتكوين “البازلاء في القرون”. وهي تدور حول نجوم ذات كتلة ومعدنية مساوية أو أقل من تلك الخاصة بالشمس، مع مدارات عادة ما تكون أضيق بكثير من مدارات الشمس. الزئبق، أقرب كوكب إلى الشمس.

أحد “الجينات” التي اختارها توريني وزملاؤه لتصنيف أنظمة الكواكب إلى عائلات هو الانحرافات التي تحدثها الكواكب من دوران نجمها في نفس المستوى الدائري. وهذا بدوره يكشف عن تاريخ عائلي من عدم الاستقرار العنيف في الجاذبية الناجم عن أحداث مثل الاصطدامات العملاقة والقذف الكوكبي.

ووجد الباحثون أن الأحداث العنيفة كانت شائعة بالنسبة للعائلة الأولى، لكنها كانت أقل شيوعًا بالنسبة للمجموعة الثانية من أنظمة الكواكب. لقد قرروا أن عدد هذه الأحداث المضطربة التي يتعرض لها النظام الكوكبي يمكن ربطها حتى بالتغيرات المتواضعة في البيئة التي تتشكل فيها الكواكب. تنشأ هذه الاختلافات بسبب اختلاف خصائص النجم الأم لتلك الأنظمة.

وبالتالي، فإن طبيعة النجم في هذه الأنظمة لا تغير بشكل أساسي فقط تكوين الكواكب في أنظمتها؛ فهو يؤثر على التطور المستقبلي للنظام، ويحدد ما إذا كان سيتسم بمراحل من عدم الاستقرار الملحوظ والتأثيرات العملاقة.

وقالت عضوة الفريق كاميلا دانييلسكي، من جامعة فالنسيا في إسبانيا: “كانت الصعوبة الرئيسية أثناء تحليل البيانات هي تحديد ما إذا كانت عائلتين من أنظمة الكواكب حقيقية أم مجرد وهم خلقته الحدود التكنولوجية لتقنيات المراقبة الحالية”.

ماذا تقرأ بعد ذلك

وقال دانييلسكي: “في نهاية المسار، أصبح من الواضح أن تأثيرات الاختيار كانت بمثابة قمة جبل الجليد، وكشفت عن وجود تنوعات هيكلية أعمق بكثير بين هذه الأنظمة”.

اختبر العلماء استنتاجاتهم من خلال إجراء عمليات محاكاة لتطور نظام الكواكب، والتي بدأت جميعها بظروف مختلفة.

قالت مشرفة البحث وباحثة INAF Danae Polychroni: “إن السيناريوهات التي تعيد إنتاج الخصائص الديناميكية لعائلة الأنظمة الواسعة والضخمة بشكل أفضل هي تلك التي تكون فيها الأنظمة غير مستقرة منذ الولادة”. “إن الوفرة الكبيرة للمواد التي تتشكل منها الكواكب حول نجومها المضيفة تجعلها تولد كبيرة جدًا، مما يمنع النظام من البقاء مستقرًا.”

نُشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (13 أكتوبر) في المجلة علم الفلك الطبيعة.