قابلية أنظمة النجوم الثنائية للسكن

تعتبر الكواكب الموجودة في أنظمة نجمية ثنائية مرشحة لإحتواء الحياة الفضائية،[1] توجد العديد من العوامل مختلفة المصادر لتحديد قابلية الكوكب على السكن في الأنظمة الثنائية،[2] حيث يقدر مبدئياً أن حوالي نصف النجوم أو أكثر تشكل ثنائيات مع نجوم أخرى، مع أن هذا التقدير يمكن أن يعزى جزئياً إلى إنحياز العينة حيث أن النجوم المرئية والتي تبدو ضخمة ومشعة هي في الغالب نجوم ثنائية يمكن ملاحظتها وتصنيفها بشكل أسهل، بشكل مختلف في تحليل أكثر دقة تم إقتراح أن النجوم الخافتة الشائعة في الغالب هي نجوم فردية أي أن حوالي ثلثي كافة الأنظمة النجمية هي نجوم فردية.[3]

مخطط توضيحي لنظام ثنائي مع كوكبين من نوع-S ومن نوع-P.

المسافة الفاصلة بين النجمين في النظام الثنائي قد تقصر حتى أقل من وحدة فلكية واحدة أو تكون كبيرة تصل إلى عدة مئات من الوحدات الفلكية، في الحالات التي تكون فيها النجوم بعيدة تأثيرات الجاذبية على كوكب يدور حول أحد النجمين ستكون مهملة تقريباً، وقابليته على السكن ستبقى مناسبة ما لم يكن له مدار بشذوذ عالي (كحالة نمسيس على سبيل المثال)، لكن بالواقع لا يمكن لبعض المدارات أن توجد لأسباب ديناميكية حيث أن الكوكب قد يفلت من النظام أو يتم نقله إلى مستوى مدار داخلي أو خارجي مختلف، بينما تُظهر المدارات الأخرى تحدي كبير لتكوين أي محيط حيوي بسبب الفارق الكبير في درجات الحرارة المحتملة على طول المدار، وإذا كانت مسافة الفصل بين النظام قريبة من مسافة الكوكب قد يكون من المستحيل وجود مدار مستقر لذلك الكوكب في هذا النظام.

تصنف مدارات الكواكب التي تدور حول نظام ثنائي إلى نوعين، إذا كان للكوكب مدار حول أحد النجمين يطلق عليه مدار من نوع-S، وإذا كان الكوكب يدور حول كِلا النجمين يطلق على مداره مدار من نوع-P، أو مدار "محيط بالثنائي"، وكتقدير يعتقد أن 50-60% من النجوم الثنائية لها القابلية على إستضافة كواكب أرضية صالحة للسكن ضمن مدى المدارات المستقرة.[4]

كوكب بمدار من نوع-Sعدل

للكوكب الذي يدور حول أحد نجمي الثنائي إذا إزدادت المسافة بينه وبين النجم الأساسي الذي يدور حوله إلى حوالي خُمس ( ) مسافة أقرب إقتراب مع النجم الآخر فلا يوجد ما يضمن أن يبقى مدار الكوكب مستقراً.[5] ولا زال من غير الواضح كيف يمكن للكواكب أن تتشكل داخل الأنظمة الثنائية بسبب تداخل قوى الجاذبية للنجمين، لكن أظهر العمل النظري لـ(آلان بوس) في معهد كارنيغي أنه كواكب العمالقة الغازية يمكنها أن تتكون في الأنظمة الثنائية كما تفعل مع النجوم المنفردة.[6]

الدراسات على النظام النجمي الأقرب إلى مجموعتنا الشمس نظام ألفا القنطور يظهر أن البحث عن الثنائيات المناسبة ليس بالأمر الصعب، فنجمي القنطور A وB يملكان مسافة حضيض فاصلة بينهما تقدر بحوالي 11 وحدة فلكية (1.6 بليون كيلومتر)، بمتوسط مسافة بينهما يبلغ 23 وحدة فلكية (3.4 بليون كيلومتر)،[2][7] لكل نجم منهما منطقة صالحة للحياة خاصة به.

تظهر الدراسات طويلة الأمد لمحاكاة إستقرارية مدارات الكواكب المحتملة لهذا النظام أن ألكواكب التي تقع حتى بعد حوالي 3 وحدة فلكية (450 مليون كيلومتر) عن أي من النجمين قد تبقى مستقرة (بإنحراف في نصف القطر الرئيسي للمدار بأقل من 5%).

المنطقة الصالحة للحياة لنجم ألفا القنطور-A تقع بين 1.37–1.76 وحدة فلكية (205–263 مليون كيلومتر)، والمنطقة الصالحة للحياة للنجم ألفا القنطور-B تمتد بين 0.77–1.14 وحدة فلكية (115–171 مليون كيلومتر)، أي أنها ضمن منطقة المدارات المستقرة لكِلا النجمين.[8]

كوكب بمدار من نوع-Pعدل

بالنسبة للكواكب التي تملك مدار حول نظام نجمي ثنائي فإن الإستقرار المداري ممكن فقط في حالة كانت المسافة الفاصلة بين الكوكب والثنائي أكبر بكثير من المسافة الفاصلة بين نجمي النظام. يمكن تقدير المدار المستقر لهذا النوع بأنه المدار الذي يبعد عن الثنائي بمقدار 2-4 ضعف المسافة الفاصلة بين النجمين، أو المدار ذو الزمن المداري الذي يساوي 3-8 ضعف زمن دوران النظام الثنائي.

تبين أن الكواكب ذات المدار الأقرب إلى الثنائيات في كافة كواكب كيبلر من نوع-P تدور في مدار قريب من الذي تنبأت به الحسابات السابقة، فتملك الكواكب نصف قطر رئيسي بمقدار يتراوح بين 1.09-1.46 ضعف نصف القطر الحرج [الإنجليزية]، يعتقد أن سبب هذا هو كون هجرة الكواكب غير ممكنة بالقرب من نصف القطر الحرج مما يبقي الكوكب خارج هذا النطاق.[9]

كما في حالة الكوكب المسمى كيبلر-47c؛ وهو عملاق غازي يدور ضمن المنطقة الصالحة للحياة في النظام النجمي كيبلر-47.فإذا تشكلت الكواكب المشابهة للأرض أو هاجرت إلى مدار ضمن المنطقة الصالحة للحياة، فستملك القدرة على إبقاء الماء بحالته السائلة بالرغم من التفاعل الديناميكي والإشعاعي مع النجمين في النظام.[10]

حدود الإستقرار للكواكب ذات المدار من النوعين S وP، حول النجوم الثنائية والأنظمة الثلاثية تم تحديدها كدالة للخصائص المدارية للنجوم في كِلتا حالتي الحركة التقدمية والتراجعية.[11]

طالع أيضاًعدل

المراجععدل

  1. ^ "Earth-Sized 'Tatooine' Planets Could Be Habitable". NASA/JPL. مؤرشف من الأصل في 19 يونيو 2019. اطلع عليه بتاريخ 04 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  2. أ ب Handbook of exoplanets. Cham. ISBN 978-3-319-30648-3. OCLC 1111084422. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ "Most Milky Way Stars Are Single". Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. 2007-08-13. مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2007. اطلع عليه بتاريخ 04 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. ^ Quintana, E. V. (2008). "Terrestrial Planet Formation in Binary Star Systems". Extreme Solar Systems (باللغة الإنجليزية). 398: 201. ISSN 1050-3390. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  5. ^ "Stars and Habitable Planets". www.solstation.com. مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2020. اطلع عليه بتاريخ 04 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ "Planetary systems can form around binary stars". Carnegie Institution. مؤرشف من الأصل في 15 مايو 2011. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ Eggl, Siegfried; Haghighipour, Nader; Pilat-Lohinger, Elke (2013-02). "Detectability of Earth-like Planets in Circumstellar Habitable Zones of Binary Star Systems with Sun-like Components". The Astrophysical Journal (باللغة الإنجليزية). 764 (2): 130. doi:10.1088/0004-637X/764/2/130. ISSN 0004-637X. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  8. ^ Wiegert, Paul A.; Holman, Matt (1997-04). "The Stability of Planets in the Alpha Centauri system". The Astronomical Journal. 113: 1445. doi:10.1086/118360. مؤرشف من الأصل في 25 يوليو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  9. ^ Welsh, William F.; Orosz, Jerome A.; Carter, Joshua A.; Fabrycky, Daniel C. (2012-08). "Recent Kepler Results On Circumbinary Planets". Proceedings of the International Astronomical Union. 8 (S293): 125–132. doi:10.1017/S1743921313012684. ISSN 1743-9213. مؤرشف من الأصل في 28 يوليو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)
  10. ^ Popp, Max; Eggl, Siegfried (2017-04-06). "Climate variations on Earth-like circumbinary planets". Nature Communications. 8. doi:10.1038/ncomms14957. ISSN 2041-1723. PMID 28382929. مؤرشف من الأصل في 4 أغسطس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. ^ Busetti, F.; Beust, H.; Harley, C. (2018-11). "Stability of planets in triple star systems". Astronomy & Astrophysics. 619: A91. doi:10.1051/0004-6361/201833097. ISSN 0004-6361. مؤرشف من الأصل في 15 يوليو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ= (مساعدة)