هل يمكن لكوكب أن يطفو على سطح الماء؟

في آب/أغسطس عام 2007، أعلن الفيزيائيون في برنامج مسح الكواكب الخارجية Trans-Atlantic Exoplanet Survey – TrES عن اكتشاف أكبر كوكب في الكون، ويسمى هذا الكوكب TrES-4 لأنه الكوكب الرابع المكتشف من قبلهم، وهذا البرنامج عبارة عن شبكة من ثلاثة تلسكوبات في جزر الكناري وأريزونا وكاليفورنيا.

راقب العلماء هذا الكوكب بدايةً من عام 2007 في كوكبة الجاثي/ هرقل، التي تبعد عن الأرض مسافة 1435 سنة ضوئية.

يُمكن أن يطفو كوكب TrES-4 على سطح الماء، الأمر الذي ينتهك بعض قوانين الفيزياء.

معرض صور استكشاف الفضاء:

يدور كوكب TrES-4 حول نجم يسمى GSC02620-00648، ويستغرق 3.55 يوم أرضي حتى ينهي دورته. يتكون الكوكب بمعظمه من الهيدروجين ويصنف على أنه عملاق غازي، كالمشتري وزحل ونبتون وأورانوس في نظامنا الشمسي.

الأمر المثير بشأن هذا الكوكب ليس فقط حجمه الكبير، وإنما اعتقاد بعض العلماء بأن هذا الكوكب خفيف جدًا لدرجة أنه لا ينبغي أن يكون موجودًا في الأصل، وهو أكبر من كوكب المشتري بنسبة 70 بالمئة -أكبر كواكب مجموعتنا الشمسية- وأقل منه كتلةً بمقدار 25 بالمئة.

يقول جورجي ماندوشيف مؤلف المقال الذي أعلن عن اكتشاف الكوكب: «لا تستطيع النماذج النظرية للكواكب أن تفسر نموذج هذا الكوكب»، وقد صُنّف على أنه جزءٌ من مجموعة تسمى الكواكب الخفيفة، ولم يعثر على كوكب كبير جدًا بكثافة قليلة جدًا.

وأخبر ماندوشيف مجلة ناشيونال جيوغرافيك أن كثافة الكوكب البالغة 0.2 غرام في كل سنتيمتر مكعب تشبه خشب البلسا المعروف بخفته وقلة كثافته والمستخدم في الطائرات النموذجية.

إن كثافة كوكب TrES-4 المنخفضة جعلت البعض يقول إن بإمكان الكوكب الطفو على سطح الماء.

فكثافة الماء تساوي 1 غرام في كل سنتيمتر مكعب، في حين أن كثافة كوكب المشتري حوالي 1.33 غرام لكل سنتيمتر مربع.

الفكرة القائلة أن الكواكب تطفو على سطح الماء ليست سوى نظرية، ففي الواقع سيكون من المستحيل أن يطفو كوكب بأكمله على سطح الماء. إذ إن TrES-4 كوكبٌ غازي؛ وقد افترض أحد الباحثين عدم وجود أي مساحة صلبة على سطحه، ولو التقى هذا الكوكب مع كوكب أقل حجمًا منه، فمن المحتمل أن يبتلع TrES-4 الكوكب الأصغر، أما عند التقائه بكوكب أكبر منه، فبسبب الجاذبية الكبيرة، من المحتمل أن يتمزق كوكب TrES-4. ومع ذلك، ففكرة أن الكوكب يطفو على سطح الماء توضح مدى غرابة كوكب TrES-4.

يعتقد العلماء في برنامج مسح الكواكب الخارجية أن كوكب TrES-4 ذو حجم كبير مثل كتلته، وذلك بسبب ارتفاع درجة حرارته -1260 درجة تقريبًا- وستتركز دراسة الكوكب على السؤال الذي يحوم حول إمكانية أن يكون حجمه كبيرًا بكثافةٍ قليلة ويدور قريبًا من نجمه الأم.

فيما يلي، سنسلط الضوء على الطريقة التي يكتشف بها العلماء كواكب مثل TrES-4 ونتعرف على هذا الكوكب المذهل.

اكتشاف الكواكب:

باستخدام طريقة العرض هذه كدليل، يمكن أن نرى لماذا ما زال بعض العلماء يُناقشون ماذا يميّز القزم البني عن كوكب كبير. في الصورة من اليسار لليمين: الشمس، نجم بارد جدًا، قزم بني دافئ، قزم بني بارد، كوكب المشتري.

اكتشف أكثر من 220 كوكب خارج مجموعتنا الشمسية خلال وقت الإعلان عن اكتشاف كوكب TrES-4. ويستخدم فريقٌ من العلماء -يطلق عليهم صائدو الكواكب- شبكة من المراصد حول العالم للبحث عن الأجرام السماوية غير المكتشفة حتى الآن.

هناك تقنيتان يستخدمهما صائدو الكواكب، إذ تكتشف معظم الكواكب الخارجية باستخدام طريقة الذبذبات، ويعتمد الفلكيون على طريقة الذبذبات للبحث عن تذبذب النجوم بسبب قوة السحب الجاذبة للكواكب المدارية، وتسمح هذه التقنية للعلماء بقياس كتلة الكوكب.

تدعى التقنية الثانية بتقنية العبور، فعند مرور الكوكب بين الأرض ومسار ضوء النجم الذي يدور حوله الكوكب، يؤدي إلى اختفاء ضوء هذا النجم بشكل جزئي. ويستخدم العلماء هذه الاضطرابات لمعرفة مواقع هذه الكواكب.

وبطريقة العبور هذه يجمع العلماء معلومات أكثر مما يجمعون عند استخدام طريقة التذبذب، بالإضافة إلى قياس كتلة الكوكب، ومعلومات عن حجمه وتركيبه الكيميائي ومداره، وقد استخدم علماء TrES طريقة العبور لاكتشاف كوكب TrES-4.

رغم أن TrES-4 أكبر كوكب مكتشف حجمًا، إلا أنه ليس الكوكب ذا الكتلة الأكبر، ويعود ذلك الشرف إلى كوكب X0-3B، وهو جرمٌ سماويٌ كتلته تساوي 13 ضعف كتلة المشتري.

ومثل كوكب TrES-4، فإن كوكب XO-3B قد حير العلماء، فله مدار إهليلجي قصير جدًا (بدلًا من المدار الدائري المتوقع له)، ويكمل دورته حول نجمه في أقل من أربعة أيام أرضية، ما يعني أنه قريبٌ جدًا من نجمه الأم. وفي الواقع لم يكتشف كوكب بهذا الحجم يدور بهذا القرب من نجمه الأم.

يتساءل بعض العلماء ما إذا كان X0-3B كوكبًا، فربما يكون قزمًا بنيًا. وتستمر هذه القضية طالما أن خصائص القزم البني هي مسألة نقاش، وما الذي يميز الكوكب الضخم عن القزم البني الصغير.

عمومًا، يعد نجمًا كل جسم أكبر بحوالي 80 ضعفًا من كتلة المشتري، أو أي جسم قادر على تشكيل الوقود الهيدروجيني، ويعرف العلماء القزم البني على أنه جسمٌ أقل ضخامة من النجوم وأكثر ضخامةً من الكواكب -أو على الأقل أكبر بحوالي 13 ضعفًا من كوكب المشتري- إلا أن بعض العلماء يقولون أن كتلة النجم ليست الميزة الأكثر أهمية لتحديد القزم البني، وقد يكون العامل الأكثر أهمية هو الطريقة التي يتطور بها القزم البني كجزء من مجموعة كواكب أو بشكل مستقل.

إذا كان XO-3B قزمًا بنيًا فعلًا، فإن صفة الكوكب ذي الكتلة الأكبر تعطى إلى كوكب آخر، والواقع في كوكبة الجاثي/ هرقل ويدعى HAT-P-2، الذي اكتشف عبر طريقة العبور، ويصل وزنه إلى ثمانية أضعاف وزن كوكب المشتري.

اكتشاف ثلاثة من الكواكب الخارجية في نظام نجمي يبعد عنا 73 سنة ضوئية فقط

ترجمة: فارس بلول

تدقيق: أنس شيخ

المصدر