يبلغ عدد الكواكب الخارجية المؤكدة 5197 في 3888 نظاما كوكبيا، مع 8992 مرشحا آخر في انتظار التأكيد.
وكانت الغالبية العظمى من الكواكب الضخمة بشكل خاص، بدءا من عمالقة الغاز بحجم نبتون والمشتري، والتي يبلغ نصف قطرها حوالي 2.5 ضعف قطر الأرض.
وهناك مجموعة أخرى ذات دلالة إحصائية هي الكواكب الصخرية التي تقيس حوالي 1.4 نصف قطر الأرض (المعروف أيضا باسم “الأرض الفائقة”).
ويمثل هذا لغزا لعلماء الفلك، خاصة عندما يتعلق الأمر بالكواكب الخارجية التي اكتشفها تلسكوب كبلر الفضائي.
ومن بين أكثر من 2600 كوكب اكتشفها كبلر، هناك ندرة واضحة في الكواكب الخارجية التي يبلغ نصف قطرها حوالي 1.8 ضعف قطر الأرض – والتي يشار إليها باسم “وادي نصف القطر”.
ويشير اللغز الثاني إلى الكواكب المجاورة ذات الحجم المماثل الموجودة في مئات الأنظمة الكوكبية ذات المدارات المتناغمة.
وفي دراسة قادها مشروع دورات الحياة الأساسية للعناصر المتطايرة في الكواكب الصخرية (كليفر) في جامعة رايس، قدم فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية نموذجا جديدا يفسر تفاعل القوى المؤثرة على الكواكب الحديثة الولادة والتي يمكن أن تفسر هذين اللغزين.
وقاد البحث أندريه إيزيدورو، في مشروع CLEVER Planets التابع لوكالة ناسا. وانضم إليه باحثو الكواكب من كليفر راجديب داسغوبتا وأندريا إيزيلا وهيلك شليشتينغ من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وكريستيان زيمرمان وبيرترام بيتش من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA).
وكما وصفوا في ورقتهم البحثية، والتي ظهرت مؤخرا في مجلة Astrophysical Journal Letters، استخدم الفريق حاسوبا عملاقا لتشغيل نموذج هجرة كوكبي يحاكي أول 50 مليون سنة من تطوير نظام الكواكب.
وفي نموذجهم، تتفاعل أقراص الكواكب الأولية المكونة من الغاز والغبار أيضا مع الكواكب المهاجرة، وتجذبها بالقرب من نجومها الأم وتحبسها في سلاسل مدارية رنانة.
وفي غضون بضعة ملايين من السنين، يختفي قرص الكواكب الأولية، ما يؤدي إلى كسر السلاسل والتسبب في عدم الاستقرار المداري الذي يتسبب في اصطدام كوكبين أو أكثر.
وفي ورقة بحثية ظهرت في 21 نوفمبر 2021 في Nature Astronomy، استخدموا محاكاة الجسم N لإظهار كيف أن نظاما يسمى “البازلاء في الكبسولة” يمكن أن يحتفظ بهيكله المداري المتناغم على الرغم من الاصطدامات الناجمة عن الهجرة الكوكبية. وسمح لهم ذلك بوضع قيود على الحد الأعلى للتصادم وكتلة الأشياء المعنية.
وتشير نتائجهم إلى أن الاصطدامات في نظام TRAPPIST-1 كانت قابلة للمقارنة مع التأثير الذي أدى إلى إنشاء نظام Earth-Moon.
وقال إيزيدورو: “إن هجرة الكواكب الصغيرة نحو نجومها المضيفة تخلق اكتظاظا وتؤدي في كثير من الأحيان إلى تصادمات كارثية تجرد الكواكب من غلافها الجوي الغني بالهيدروجين. وهذا يعني أن التأثيرات العملاقة، مثل تلك التي شكلت قمرنا، ربما تكون نتيجة عامة لتشكيل الكوكب”.
ويشير هذا البحث الأخير إلى أن الكواكب تأتي في نوعين مختلفين، يتألفان من كواكب جافة وصخرية أكبر بنسبة 50% من الأرض (كواكب أرضية فائقة) وكواكب غنية بالجليد المائي يزيد حجمها عن 2.5 ضعف حجم الأرض (نبتون الصغيرة).
وبالإضافة إلى ذلك، يقترحون أن جزءا صغيرا من الكواكب التي يبلغ حجمها ضعف حجم الأرض ستحتفظ بغلافها البدائي الغني بالهيدروجين وستكون غنية بالمياه.
ووفقا لإيزيدورو، تتوافق هذه النتائج مع الملاحظات الجديدة التي تشير إلى أن الكواكب الأرضية الفائقة ونبتون الصغيرة ليست كواكب جافة وصخرية فقط.
وتقدم هذه النتائج فرصا للباحثين عن الكواكب الخارجية، الذين سيعتمدون على تلسكوب جيمس ويب الفضائي لإجراء عمليات رصد تفصيلية لأنظمة الكواكب الخارجية.
