قصة البقاء على قيد الحياة.. كوكب خارج المجموعة الشمسية يكشف مصير الأرض بعد 8 مليارات سنة

يوفر اكتشاف كوكب خارجي صخري يقع على بعد 4000 سنة ضوئية في مجرة درب التبانة معاينة محتملة لمصير الأرض بعد مليارات السنين من الآن عندما تتحول الشمس إلى قزم أبيض – تاركة الأرض المتجمدة تنجرف إلى ما وراء مدار المريخ.

تم تحديد هذا النظام الكوكبي البعيد من قبل علماء الفلك من جامعة كاليفورنيا، بيركلي، باستخدام الملاحظات بواسطة تلسكوب كيك الذي يبلغ قطره 10 أمتار في هاواي.

مصير نظام الشمس والأرض

يعكس النظام الكوكبي ما يتوقعه العلماء بشأن المصير النهائي لنظام الشمس والأرض: قزم أبيض، يبلغ نصف كتلة الشمس تقريبًا، ورفيق بحجم الأرض يدور على مسافة تبلغ ضعف المسافة التي تدور بها الأرض حول الشمس اليوم، وقد يكون هذا أيضًا مصير الأرض.

ومن المتوقع أن تتوسع الشمس لتتحول إلى عملاق أحمر، ينمو حجمه إلى حجم أكبر من مدار الأرض الحالي، ليبتلع كوكبي عطارد والزهرة في هذه العملية.

مع فقدان الشمس لكتلتها، تضعف جاذبيتها، مما يتسبب في هجرة الكواكب إلى الخارج، وقد تنجو الأرض من الدمار الكامل، فتبتعد عن الشمس.

في نهاية المطاف، سوف تتخلص الشمس من طبقاتها الخارجية، تاركة وراءها قزمًا أبيض كثيفًا لا يزيد حجمه عن حجم الأرض ولكنه لا يزال يتمتع بكتلة نجم.

وإذا نجت الأرض من هذه العملية، فقد ينتهي بها الأمر في مدار يبعد ضعف المسافة الحالية عن الشمس.

تطور نجوم التسلسل الرئيسي

يساعد الاكتشاف الجديد العلماء على فهم أفضل لكيفية تطور النجوم من التسلسل الرئيسي مثل الشمس إلى عمالقة حمراء وفي النهاية إلى أقزام بيضاء، بالإضافة إلى كيفية تأثير هذه التغييرات على الكواكب المحيطة.

تشير بعض الدراسات إلى أن هذه العملية بالنسبة للشمس قد تبدأ في حوالي مليار عام، مما يؤدي إلى تبخر محيطات الأرض ومضاعفة نصف قطر مدار الأرض – على افتراض أن الأرض لن تبتلعها الشمس المتوسعة أولاً.

في نهاية المطاف، بعد حوالي ثمانية مليارات سنة من الآن، سوف تتخلص الشمس من طبقاتها الخارجية، تاركة وراءها قزمًا أبيضًا يبلغ حجمه نصف كتلة الشمس تقريبًا، ولكنه أصغر حجمًا من الأرض.

ما نعرفه عن مصير الأرض

وقال كيمينج تشانج، قائد الدراسة، وهو طالب دكتوراه سابق في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، ويشغل حاليا منصب زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في سان دييجو: “ليس لدينا إجماع حاليا حول ما إذا كانت الأرض قادرة على تجنب الوقوع تحت تأثير الشمس العملاقة الحمراء في غضون ستة مليارات عام”.

“على أية حال، فإن كوكب الأرض لن يكون صالحًا للحياة إلا لنحو مليار عام أخرى، وبعد هذه النقطة سوف تتبخر محيطات الأرض بسبب تأثير الاحتباس الحراري الجامح – قبل وقت طويل من خطر ابتلاع العملاق الأحمر لها.”

قصة البقاء على قيد الحياة

يقدم النظام الكوكبي المكتشف مثالاً لكوكب نجا، على الرغم من أنه يقع بعيدًا عن المنطقة الصالحة للسكنى للقزم الأبيض الخافت ومن غير المرجح أن يدعم الحياة، ربما مر بظروف صالحة للسكنى عندما كان نجمه لا يزال يشبه الشمس.

قالت جيسيكا لو، الأستاذة المساعدة ورئيسة قسم علم الفلك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي: “من غير المعروف ما إذا كانت الحياة قادرة على البقاء على قيد الحياة على الأرض خلال تلك الفترة (العملاق الأحمر)، ولكن من المؤكد أن أهم شيء هو ألا تبتلع الشمس الأرض عندما تتحول إلى عملاق أحمر ” ، “يعد هذا النظام الذي اكتشفه كيمينج مثالاً لكوكب – ربما كوكب يشبه الأرض في الأصل على مدار مماثل للأرض – والذي نجا من مرحلة العملاق الأحمر لنجمه المضيف.”

توصيف النظام الكوكبي البعيد

وقد لفت النظام الكوكبي البعيد، الواقع بالقرب من الانتفاخ في مركز مجرة درب التبانة، انتباه علماء الفلك في عام 2020 عندما مر أمام نجم أكثر بعدًا، ما أدى إلى تضخيم ضوء النجم بعامل 1000.

عملت جاذبية النظام مثل العدسة، حيث ركزت الضوء القادم من النجم الخلفي وكبرته.

تم تحقيق هذا الاكتشاف، الذي أطلق عليه اسم KMT-2020-BLG-0414، بواسطة شبكة تلسكوب كوريا الميكرولينسينج في نصف الكرة الجنوبي.

ظهر النجم الموجود في الخلفية، والذي يقع على بعد حوالي 25 ألف سنة ضوئية من الأرض، كنقطة صغيرة من الضوء.

وعلى مدى شهرين، مكّن التباين في سطوعه العلماء من تحديد خصائص النظام الكوكبي.

ويقدر الخبراء، أن النظام يشمل نجمًا كتلته نصف كتلة الشمس تقريبًا، وكوكبًا بحجم الأرض، وكوكبًا أكبر بكثير تبلغ كتلته حوالي 17 ضعف كتلة المشتري – من المرجح أن يكون قزمًا بنيًا، وهو نوع من النجوم الفاشلة التي لا تحتوي على كتلة كافية لإشعال الاندماج.

الهوية الغامضة للنجم المضيف

وتشير التحليلات إلى أن الكوكب الذي يعادل حجمه حجم الأرض يدور على مسافة تتراوح بين وحدة فلكية واحدة ووحدتين فلكيتين من النجم، أي ما يقرب من ضعف المسافة بين الأرض والشمس.

ومع ذلك، ظل نوع النجم الذي يستضيف الكوكب غير واضح، حيث طغى ضوءه على ضوء النجم الخلفي المكبر.

ولتحديد طبيعة النجم، قام تشانغ وزملاؤه، بما في ذلك عالمي الفلك في جامعة كاليفورنيا في بيركلي جيسيكا لو وجوشوا بلوم، بإعادة زيارة النظام في عام 2023 باستخدام تلسكوب كيك الثاني الذي يبلغ طوله 10 أمتار في هاواي، والذي يستخدم البصريات التكيفية لتصحيح عدم وضوح الغلاف الجوي.

ولأنهم رصدوا النظام بعد ثلاث سنوات من حدوث ظاهرة العدسة الميكروية، فقد خفت ضوء النجم الخلفي بدرجة كافية لكي يصبح النجم العدسة مرئيًا، إذا كان نجمًا نموذجيًا من نجوم التسلسل الرئيسي مثل الشمس. ومع ذلك، لم يجد تشانغ أي نجم مرئي في صورتين منفصلتين التقطتهما تلسكوب كيك.

النجوم التي تدور حولها الكواكب الخارجية

وقال تشانج “إن استنتاجاتنا تستند إلى استبعاد السيناريوهات البديلة، حيث كان من السهل رؤية نجم عادي. ولأن العدسة داكنة وكتلة منخفضة، فقد خلصنا إلى أنها لا يمكن أن تكون إلا قزمًا أبيض”.

وأضاف لو، الذي يبحث أيضًا عن أحداث العدسة الدقيقة الناجمة عن الثقوب السوداء العائمة ذات الكتلة النجمية في مجرة درب التبانة، “هذه حالة حيث يكون عدم رؤية أي شيء في الواقع أكثر إثارة للاهتمام من رؤية شيء ما”.

ويعد هذا الاكتشاف جزءًا من مشروع تشانغ للتحقيق في أحداث العدسة الدقيقة التي تكشف عن وجود الكواكب، بهدف معرفة المزيد عن أنواع النجوم التي تدور حولها هذه الكواكب الخارجية .

وأوضح تشانج قائلاً: “هناك بعض الحظ في الأمر، لأنك تتوقع أن يكون أقل من واحد من كل عشرة نجوم ذات عدسات مجهرية بها كواكب من الأقزام البيضاء”.

اكتشاف عوالم جديدة من خلال العدسة الدقيقة

وقال بلوم: “لقد تحول الميكروعدسية إلى طريقة مثيرة للاهتمام للغاية لدراسة أنظمة النجوم الأخرى التي لا يمكن ملاحظتها واكتشافها بالوسائل التقليدية، أي طريقة العبور أو طريقة السرعة الشعاعية” ، “هناك مجموعة كاملة من العوالم التي تنفتح علينا الآن من خلال قناة العدسة الدقيقة، والأمر المثير هو أننا على وشك العثور على تكوينات غريبة مثل هذه.”

أحد الأهداف الرئيسية لتلسكوب نانسي جريس رومان التابع لوكالة ناسا، والمقرر إطلاقه في عام 2027، هو التقاط منحنيات الضوء الناتجة عن أحداث العدسات الدقيقة لاكتشاف الكواكب الخارجية.

وسوف يتطلب العديد من هذه العمليات إجراء عمليات رصد لاحقة باستخدام تلسكوبات أخرى لتحديد أنواع النجوم التي تستضيف الكواكب.

وأضاف بلوم: “ما هو مطلوب هو المتابعة الدقيقة مع أفضل المرافق في العالم، أي البصريات التكيفية ومرصد كيك، ليس بعد يوم أو شهر فقط، ولكن بعد سنوات عديدة في المستقبل، بعد أن تبتعد العدسة عن النجم الخلفي حتى تتمكن من البدء في إزالة الغموض عما تراه”.

مصير البشرية خارج الأرض

وأشار تشانج إلى أنه حتى لو غمرت الشمس الأرض في نهاية المطاف خلال مرحلتها العملاقة الحمراء، فإن البشرية قد تجد ملجأ في النظام الشمسي الخارجي.

تحتوي العديد من أقمار كوكبي المشتري وزحل، مثل أوروبا، وكاليستو، وجانيميد، وإنسيلادوس، على محيطات من المياه المتجمدة التي يمكن أن تذوب مع توسع الشمس.

واختتم تشانج حديثه قائلاً: “مع تحول الشمس إلى عملاق أحمر، ستنتقل المنطقة الصالحة للحياة إلى مدار كوكبي المشتري وزحل، وستتحول العديد من هذه الأقمار إلى كواكب محيطية، وأعتقد أنه في هذه الحالة، قد تهاجر البشرية إلى هناك”.