كوكبان متناقضان حول قزم أحمر: عالم حمم وآخر في منطقة واعدة للحياة

على بُعد يقارب 337 سنة ضوئية من الأرض، يدور كوكبان مؤكدان حول القزم الأحمر TOI-1752، من النوع الطيفي M1V. أحدهما عالم صغير شديد السخونة يدور حول نجمه في أقل من يوم، بينما الآخر كوكب أكبر من الأرض يقع مداره ضمن ما يُسمى «المنطقة الصالحة للسكن المتفائلة». 9111213

لكن هذه التسمية لا تعني اكتشاف ماء سائل أو حياة. فهي تصف نطاقًا من المسافات قد تسمح، في ظل تركيبة جوية مناسبة، بوجود ماء سائل على السطح. أما امتلاك الكوكب غلافًا جويًا مناسبًا أو سطحًا صلبًا أو ظروفًا ملائمة للحياة، فلم يُثبت بعد.

كيف تأكد العلماء من وجود الكوكبين؟

يبحث القمر الصناعي التابع لوكالة ناسا TESS، أو «تلسكوب مسح الكواكب الخارجية العابرة»، عن انخفاضات دورية في سطوع النجوم عندما يمر كوكب أمام قرص نجمه المرئي. وتكشف هذه الطريقة عن مرشحين محتملين، لكنها لا تكفي وحدها دائمًا؛ إذ يمكن لنجوم ثنائية متكِسفة أو مصادر أخرى أن تنتج إشارات مشابهة.

لذلك جمعت الدراسة التي قادها معهد الفيزياء الفلكية في الأندلس (IAA-CSIC) بيانات TESS مع أرصاد أرضية متعددة الألوان. وشملت جهود المتابعة رصدًا باستخدام جهاز MuSCAT2 المثبت على تلسكوب كارلوس سانشيز في مرصد تييدي بجزيرة تنريفي. وتساعد مقارنة العبور بأطوال موجية مختلفة على اختبار ما إذا كانت الإشارة تتصرف كما يُتوقع من كوكب يمر أمام النجم. 11112

وخلصت الدراسة المنشورة إلى تأكيد الطبيعة الكوكبية لكل من TOI-1752 b وTOI-1752 c، مع قياس حجميهما وفترتي دورانهما حول النجم. 13

TOI-1752 b: كوكب فائق الأرض قد يكون «عالم حمم»

يبلغ نصف قطر TOI-1752 b نحو 1.69 مرة نصف قطر الأرض، ويكمل دورة حول نجمه في حوالي 0.94 يوم، أو أقل بقليل من 23 ساعة. وتدرجه قاعدة بيانات الكواكب الخارجية التابعة لناسا ضمن الكواكب العابرة المؤكدة. 5

يضعه هذا المدار القصير جدًا على مسافة قريبة للغاية من القزم الأحمر، ما يعني تعرضه لإشعاع نجمي قوي. ومن هنا جاء وصفه بأنه مرشح لأن يكون «عالم حمم»؛ أي كوكبًا شديد السخونة قد تكون بيئته السطحية مختلفة جذريًا عن بيئة الأرض. 513

مع ذلك، لا يشير الوصف إلى أن العلماء شاهدوا صخورًا منصهرة مباشرة على سطحه. إنه استنتاج قائم على قربه الشديد من نجمه وعلى مقدار التسخين المتوقع. كما أن مصطلح «فائق الأرض» يصف حجمه مقارنة بالأرض، ولا يعني أنه يشبهها من حيث المناخ أو السطح أو قابلية الحياة.

TOI-1752 c: نبتون فرعي أكبر من الأرض بنحو 2.29 مرة

الكوكب الخارجي في النظام هو TOI-1752 c. وتدرجه ناسا ضمن الكواكب الخارجية الشبيهة بنبتون، بكتلة تعادل 5.86 مرة كتلة الأرض، ونصف قطر يبلغ نحو 0.204 من نصف قطر المشتري، أي قرابة 2.29 مرة نصف قطر الأرض. ويستغرق دورانه حول نجمه 32.7 يومًا على مسافة 0.1614 وحدة فلكية. 2

وتعطي الدراسة قيمة أكثر دقة للفترة المدارية تبلغ 32.7144 يومًا، مع نصف قطر قدره 2.29 من نصف قطر الأرض. 213 ويضعه ذلك في فئة الكواكب الواقعة بين الأرض ونبتون من حيث الحجم، لكن نصف القطر وحده لا يكشف تركيبته الداخلية. فقد يكون ذا غلاف غني بالهيدروجين، أو طبقات مائية تحت ضغط هائل، أو بنية أخرى، ولا يثبت أنه يمتلك سطحًا صخريًا شبيهًا بسطح الأرض.

وذكرت تقارير صحفية أن TOI-1752 c يتلقى إشعاعًا قريبًا من الذي تتلقاه الأرض، وأن درجة حرارته الاتزانية المقدرة تقع تقريبًا بين 18 و20 درجة مئوية. غير أن هذه أرقام تقديرية منشورة، وليست دليلًا على أن سطح الكوكب معتدل أو شبيه بسطح الأرض. 10

لماذا لا تعني «المنطقة الصالحة للسكن» وجود حياة؟

يُصنّف الكوكب ضمن المنطقة الصالحة للسكن عندما يكون بُعده عن نجمه مناسبًا، وفق افتراضات معينة عن غلافه الجوي، لاحتمال وجود ماء سائل على سطحه. لكن هذا التصنيف لا يثبت أن تلك الافتراضات متحققة فعلًا.

وتزداد أهمية الغلاف الجوي والبنية الداخلية في حالة كوكب من نوع نبتون الفرعي مثل TOI-1752 c. فقد يؤدي غلاف سميك غني بالمواد المتطايرة إلى ضغوط ودرجات حرارة تختلف كثيرًا عن ظروف سطح الأرض، حتى لو تلقى الكوكب كمية مماثلة من الطاقة النجمية. كما يمكن للسحب وتركيب الغلاف الجوي وحركة الرياح ووجود سطح صلب من عدمه أن تغير معنى «القابلية للسكن» جذريًا.

ولا توجد، ضمن السجل البحثي المتاح، أي بصمة حيوية أو أدلة على وجود حياة في TOI-1752 c. وستحتاج الإجابة عن سؤال امتلاكه غلافًا جويًا، وعن مكوناته، إلى أرصاد إضافية، من بينها التحليل الطيفي لعبور الكوكب أمام نجمه لفصل الإشارة الجوية الضعيفة عن ضوء النجم الأقوى بكثير.

أوجه الشبه مع K2-18 b

يذكّر TOI-1752 c بالكوكب K2-18 b؛ فكلاهما كوكب نبتون فرعي عابر يدور حول قزم أحمر في فترة تقارب 33 يومًا. وتُدرج قاعدة بيانات ناسا لـ K2-18 b فترة مدارية تبلغ 32.94 يومًا ونصف قطر يقارب 2.37 مرة نصف قطر الأرض. 3

لكن التشابه في الحجم والفترة المدارية لا يعني أن الكوكبين متطابقان. فقد تختلف كتلتهما وتركيبتهما الجوية وخصائص سحبهما وبنيتهما الداخلية اختلافًا كبيرًا. وتكمن قيمة نظام TOI-1752 الإضافية في أنه يضم كوكبين متباينين حول النجم نفسه، ما يتيح مقارنة أكثر عدلًا لتأثير البيئة النجمية في تطورهما.

مختبر طبيعي لدراسة نشأة الكواكب

يدور TOI-1752 b حول نجمه في أقل من يوم، بينما يحتاج TOI-1752 c إلى ما يقارب 33 يومًا. وقد يساعد جمع البيانات عن الكوكبين على فهم كيفية تشكل الكواكب وانتقالها إلى مداراتها، وكيف يمكن للإشعاع النجمي الشديد أن يزيل الأغلفة الجوية أو يغيرها، وما الذي يكشفه نصف قطر الكوكب عن تركيبه الداخلي.

نُشرت الدراسة في دورية Monthly Notices of the Royal Astronomical Society، المعروفة اختصارًا بـ MNRAS. 1213 وستكون القياسات المستقبلية لكتلة TOI-1752 c وغلافه الجوي ذات أهمية خاصة؛ إذ قد تساعد على تحديد ما إذا كان نبتونًا فرعيًا غنيًا بالغاز، أو عالمًا غنيًا بالماء، أو نوعًا آخر من الكواكب المتوسطة الحجم.

والخلاصة أن وجود الكوكب في منطقة مناسبة نسبيًا من حيث الإشعاع لا يكفي وحده للحكم على قابليته للسكن. ما سيحسم الصورة هو ما تكشفه الأرصاد المقبلة عن غلافه الجوي وبنيته، لا مجرد موقعه المداري.