الرقص مع النجوم – تلسكوبات الفضاء CHEOPS و TESS تكتشف مدارات كوكبية متزامنة

يتزايد الاهتمام بعلم الفلك، من خطط SpaceX (SPCX ) لإرسال البشر إلى المريخ إلى أرصاد تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). وفي 29 نوفمبر 2023، أعلن علماء الفلك اكتشاف ستة كواكب تربطها سلسلة من الرنين المداري، شُبّهت برقصة فالس دقيقة. وقد حلّت هذه الدراسة لغزًا معقدًا بفضل تعاون دولي شمل فرقًا من جامعتي برن وجنيف.

نظام HD110067

تدور الكواكب الستة حول النجم HD 110067. وتشكل الأزواج المتجاورة سلسلة رنين بنسب 3:2 و3:2 و3:2 و4:3 و4:3. كشفت بيانات TESS الأولية فترتي دوران الكوكبين الأقرب إلى النجم. وأكد CHEOPS فترة الكوكب الثالث، ثم ساعدت نماذج التفاعلات الجاذبية والأرصاد الأرضية وإعادة تحليل بيانات TESS على تحديد المدارات الباقية.

تصف النسب عدد الدورات حول النجم، لا دوران الكوكب حول محوره. ففي رنين 3:2، يكمل الكوكب الداخلي نحو ثلاث دورات بينما يكمل الخارجي دورتين. وهذه علاقة ديناميكية، وليست تطابقًا تامًا لكل فترة مقاسة.

أوضح هيو أوزبورن عام 2023 أن الرنين والأنظمة متعددة الكواكب لم يكونا نادرين بين أكثر من خمسة آلاف كوكب خارج المجموعة الشمسية كانت معروفة آنذاك.

أما النادر للغاية فهو امتداد سلسلة الرنين إلى ستة كواكب. — الدكتور هيو أوزبورن، باحث CHEOPS في جامعة برن

يمكن توضيح النسب بالعلاقات المثالية التالية خلال فترات زمنية متناظرة:

• 3 دورات للكوكب الأول حول النجم ≈ دورتان للكوكب الثاني
• 3 دورات للكوكب الثاني حول النجم ≈ دورتان للكوكب الثالث
• 3 دورات للكوكب الثالث حول النجم ≈ دورتان للكوكب الرابع
• 4 دورات للكوكب الرابع حول النجم ≈ 3 دورات للكوكب الخامس
• 4 دورات للكوكب الخامس حول النجم ≈ 3 دورات للكوكب السادس

يجعل سطوع النجم النظام هدفًا مهمًا لدراسة أغلفة الكواكب الجوية وتركيبها. والكواكب الستة أصغر من نبتون، وتشير الكتل المنخفضة المقدّرة إلى احتمال غناها بالغاز أو الماء. وقد توضح أرصاد لاحقة بأدوات مثل جيمس ويب خصائصها؛ لكن الاكتشاف وحده لا يثبت صلاحيتها للحياة.

الاستفادة من طريقة العبور مع التلسكوبات

اعتمد الاكتشاف أساسًا على طريقة العبور للبحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية. يقيس العلماء سطوع النجوم ويبحثون عن انخفاضات دورية صغيرة، قد تدل على مرور كوكب أمام النجم وحجبه جزءًا ضئيلًا من الضوء.

*صورة لأغراض توضيحية فقط*

رصد ضوء النجم: يقيس الفلكيون سطوع النجوم لفترات طويلة بتلسكوبات فضائية مثل كبلر وTESS، أو بأجهزة أرضية. ويختلف عدد الأهداف وبرنامج الرصد بحسب المهمة.

حدوث العبور: إذا كان اتجاه المدار مناسبًا، يمر الكوكب بين النجم والراصد، فيحجب جزءًا صغيرًا من سطح النجم المرئي ويسبب انخفاضًا طفيفًا في السطوع.

انخفاض السطوع دوريًا: قد يدل الانخفاض المتكرر على عبور كوكب، لكن يجب استبعاد تفسيرات أخرى. ويرتبط عمق العبور أساسًا بمربع نسبة نصف قطر الكوكب إلى نصف قطر النجم. وإذا عُرف حجم النجم أمكن تقدير حجم الكوكب.

الفترة المدارية والمسافة: يبين الفاصل بين عبورين متتاليين الفترة المدارية. وبمعرفة كتلة النجم، تتيح قوانين كبلر تقدير حجم المدار.

الاتجاه المطلوب: يجب أن يكون المدار قريبًا بما يكفي من خط بصرنا كي يمر الكوكب أمام قرص النجم المرئي. وإلا فلن تكشف هذه الطريقة عبوره.

الحجم والغلاف الجوي: يساعد العبور على قياس نصف قطر الكوكب. وللأهداف المناسبة، قد يوفر التحليل الطيفي لضوء النجم المار بالغلاف الجوي أدلة على تركيب ذلك الغلاف.

أرصاد المتابعة: بعد العثور على كوكب مرشح، غالبًا ما تلزم أرصاد وتحليلات إضافية لتأكيد أن الإشارة ناجمة عن كوكب ودراسة خصائص النظام بمزيد من التفصيل.

أسهمت طريقة العبور في اكتشاف آلاف الكواكب. وهي أكثر حساسية للكواكب القريبة من نجومها، لأن عبورها يتكرر بوتيرة أعلى واحتمال المحاذاة المناسبة أكبر. ولا يعني المدار القريب تلقائيًا الوقوع في النطاق الصالح للحياة؛ إذ يعتمد ذلك على النجم والإشعاع الذي يتلقاه الكوكب.

تلسكوبات الفضاء

ليس جيمس ويب التلسكوب الفضائي الوحيد الذي يستخدمه الفلكيون. وقد أدت المهمتان التاليتان دورًا مهمًا في اكتشاف هذا النظام.

CHEOPS — قمر صناعي لدراسة خصائص الكواكب الخارجية:

أُطلق CHEOPS عام 2019 بوصفه مهمة مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية وسويسرا، بمساهمات من دول أوروبية أخرى. ويرصد كواكب معروفة حول نجوم ساطعة لقياس أنصاف أقطارها بدقة. وعندما تتوافر قياسات مستقلة للكتلة، يمكن حساب الكثافة المتوسطة واستنتاج دلائل على التركيب.

*صورة لأغراض توضيحية فقط*

يركز CHEOPS أساسًا على الكواكب التي تتراوح أحجامها بين الأرض ونبتون، ومنها كواكب اكتشفتها مهمات أخرى. ويرصد نجمًا واحدًا في كل مرة لقياس انخفاض الضوء أثناء العبور.

TESS — قمر صناعي لمسح الكواكب الخارجية بطريقة العبور:

أُطلق TESS عام 2018، وهو مهمة تابعة لناسا. وبخلاف أرصاد CHEOPS الموجّهة لكواكب معروفة، يبحث عن كواكب جديدة حول نجوم قريبة وساطعة، منها كواكب بحجم الأرض وأرضيات فائقة.

يقسم TESS مسح السماء إلى قطاعات، يُرصد كل منها عادةً نحو 27 يومًا، مع تغطية أطول لبعض المناطق المتداخلة. وقد حدد آلاف الكواكب المرشحة، لا آلاف الكواكب المؤكدة جميعها. وفي 6 سبتمبر 2023، أوردت ناسا 6,788 مرشحًا و383 كوكبًا مؤكدًا. وتسهّل النجوم الساطعة الدراسات اللاحقة.

تتكامل المهمتان: يقيس CHEOPS خصائص الكواكب المعروفة، ويوفر TESS مرشحين جددًا للتأكيد والدراسة التفصيلية. وتوسّع النتائج فهم الأنظمة الكوكبية وتدعم البحث الطويل الأمد عن عوالم قد تكون مناسبة للحياة.

شركات القطاع

تدعم العلوم وتقنيات الفضاء الاستكشاف خارج الأرض. تُعرض الشركات التالية في سياق مقال 2023؛ ولا تمثل الأرقام المالية القديمة توصيات استثمارية حالية.

*تعرض الجداول أرقامًا تاريخية من مقال 2023، بالدولار الأمريكي حيث ينطبق ذلك. وقد تُحدَّث أسعار الأسهم والرسوم المضمنة بصورة مستقلة. ولا تُفسّر نسبة السعر إلى الربحية السالبة مثل مضاعف تقييم اعتيادي يستند إلى أرباح موجبة.*

شركات مدرجة في سياق 2023

1. Northrop Grumman Corporation

NOC مخطط السعر

Northrop Grumman Corporation (NOC ) شركة أمريكية لتقنيات الفضاء والدفاع. كانت المقاول الرئيسي لتلسكوب جيمس ويب، وتعمل في الأقمار الصناعية ومركبات الإطلاق وخدمات وإمدادات محطة الفضاء الدولية. والاستثمار في التقنيات الجديدة جزء من محفظتها الواسعة في الطيران والفضاء والدفاع.

2. Lockheed Martin Corporation

LMT مخطط السعر

Lockheed Martin Corporation (LMT ) تصمم وتصنع مركبات فضائية وأقمارًا صناعية، وهي مقاول رئيسي لناسا. وتبني أوريون لمهمات أرتيميس خارج المدار الأرضي المنخفض. وتشمل إسهاماتها في المريخ مركبات هبوط ومركبات مدارية وأغلفة حماية هوائية لمهمات العربات الجوالة، لا تصنيع جميع العربات كاملة. وتشمل أعمالها أيضًا الاتصالات الفضائية والاستكشاف والدفاع الصاروخي.

3. Boeing Company

BA مخطط السعر

لبوينغ تاريخ طويل في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية. وهي شريك مهم في محطة الفضاء الدولية، وكانت عام 2023 تطور CST-100 Starliner لنقل الطواقم إلى المدار الأرضي المنخفض. وهذا وصف للبرنامج آنذاك، لا تأكيد لبدء خدمة منتظمة. وتشكل الأنشطة الفضائية جزءًا من أعمال الشركة الأوسع.

شركات غير مدرجة في 2023

SpaceX

لم تكن SpaceX، بقيادة إيلون ماسك، مدرجة في البورصة عند كتابة المقال عام 2023. ثم أُدرجت في ناسداك بالرمز SPCX في 12 يونيو 2026. ويجب تمييز أسعار الأسهم الحالية المضمنة عن هذا الوصف التاريخي.

الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام عنصر أساسي في استراتيجية SpaceX لخفض تكلفة الوصول إلى الفضاء. وتدعم Falcon وDragon مهمات الشحن والطواقم إلى محطة الفضاء الدولية. وتطور Starlink الاتصالات عبر كوكبة أقمار صناعية، بينما يجري تطوير Starship لمهمات أوسع تشمل الخطط الطويلة الأمد للمريخ.

تجعل تطورات SpaceX منها طرفًا مهمًا في القطاع. وتبقى خطط المريخ أهدافًا ذات تحديات تقنية وتشغيلية؛ فالاهتمام بالتقنية لا يضمن عوائد استثمارية.

Blue Origin

أفكار ختامية

تعمق دراسة أنظمة مثل HD 110067 فهم نشأة الكواكب وتطورها. وقد يفيد البحث الأساسي والتقنية أحدهما الآخر، لكن هذا الاكتشاف المحدد لا يثبت مباشرةً جدوى الرحلات البشرية إلى المريخ أو التعدين التجاري للكويكبات.