ثلاثة كواكب كان ينبغي أن تُبتلع

في أواخر حياته، يصعد نجم مثل الشمس ما يسمّيه الفلكيون فرع العمالقة الحمر (red-giant branch): إذ تنتفخ طبقاته الخارجية بعدة مراتب من حيث المقدار. ويُفترض عندئذٍ أن تسحب قوى المدّ وفقدانُ النجم لكتلته أيَّ كوكب يدور على مسافة قريبة جدًا إلى الداخل وتبتلعه — أي ضمن نحو وحدة فلكية واحدة (المسافة بين الأرض والشمس) بالنسبة إلى النجوم الشبيهة بالشمس. وبالفعل، لا تعثر مسوح النجوم المسنّة إلا على عدد قليل جدًا من الكواكب العملاقة ذات المدارات القصيرة.

وعند قمة هذا الفرع، يشتعل الهيليوم في اللب وينكمش النجم مجددًا. فيستقر في مرحلة أصغر تُسمّى التكتّل الأحمر (red clump)، يحرق فيها الهيليوم في لبّه. لذا فإن أي كوكب يُرى قريبًا من نجم في التكتّل الأحمر لا بد أنه عاش اللحظة التي بلغ فيها نجمه أقصى حجمه. وحتى الآن، لم يُبلَّغ إلا عن كوكب واحد من هذه الكواكب «المحظورة».

الإنصات إلى النجوم

تكمن الصعوبة في التمييز بين المرحلتين. فالعملاق الصاعد والعملاق في التكتّل الأحمر يتشابهان في ضوئهما. لكنهما لا يهتزّان بالطريقة نفسها. فالنجوم تتذبذب، وتسبر ذبذباتها كثافة لبّها: هذا هو علم الزلازل النجمية (asteroseismology).

وقد فحص وين-شو لين (Wen-Xu Lin) وشنغ-بانغ تشيان (Sheng-Bang Qian) وزملاؤهما في جامعة يونّان والأكاديمية الصينية للعلوم كلَّ نجم معروف يستضيف كواكب بهذه الطريقة، مستعينين بمنحنيات الضوء التي سجّلتها مهمة TESS. وتبيّن أن ثلاثة نجوم تنتمي بثقة إلى التكتّل الأحمر: 24 Boo وHD 12648 وTYC 4282-605-1. ثم أعاد الفريق تحليل سنوات من قياسات تمايل كل نجم، الناجم عن جذب كوكبه، أُجريت في ثلاثة مراصد.

مدارات داخل النجم القديم

الكواكب الثلاثة:

• 24 Boo b يدور حول نجمه في 30.3 يومًا، على بعد 0.183 وحدة فلكية — وهو أقرب كوكب معروف حول عملاق من التكتّل الأحمر. وكتلته الدنيا نحو ثلاثة أرباع كتلة المشتري.
• TYC 4282-605-1 b: مداره 101.6 يومًا، على بعد 0.489 وحدة فلكية، وكتلته لا تقل عن 14 مرة كتلة المشتري.
• HD 12648 b: مداره 132.9 يومًا، على بعد 0.516 وحدة فلكية، وكتلته لا تقل عن 2.5 مرة كتلة المشتري.

أما النجوم نفسها فيبلغ عرضها الآن نحو 10 إلى 12 مرة عرض الشمس. والسؤال هو: كم كان عرضها عند قمة فرع العمالقة الحمر؟ حسب الفريق نصف القطر الأقصى هذا بنماذج التطور النجمي، مع تغيير التفاصيل غير المؤكدة للحمل الحراري والتركيب الكيميائي. ويقع مدار 24 Boo b تحت كل المنحنيات المختبَرة، وكذلك مدار TYC 4282-605-1 b. أما HD 12648 b فأقرب إلى الحد: إذ ينخفض احتمال ابتلاعه من شبه اليقين إلى 43% مع أنسب إعداد للحمل الحراري.

ويعطي نموذجٌ للمدار نفسه — فقدان الكتلة، ومقاومة الرياح النجمية، وقوى المدّ — قاعدة بسيطة: في ظل التطور العادي لنجم منفرد، لا ينبغي أبدًا لكوكب يُرى حول نجم من التكتّل الأحمر أن يدور على مسافة أقرب من نصف القطر الأقصى الذي بلغه النجم في الماضي. ويفعل ذلك 24 Boo b وTYC 4282-605-1 b في كل النماذج المختبَرة؛ أما HD 12648 b، فالأمر فيه يتوقف على إعداد الحمل الحراري.

المسافة المدارية مقابل نصف قطر النجم المضيف للكواكب المؤكدة: تقع الكواكب الثلاثة في هذه الدراسة (المعيّنات الحمراء) بين نجوم بحجم نجوم التكتّل الأحمر، على قرب غير معتاد. — الشكل 2d، Lin وآخرون (2026)، arXiv:2611.04544.

كيف أمكنها النجاة؟

يسرد المؤلفون احتمالات، صراحةً بوصفها أفكارًا لا آلياتٍ يبرهنون عليها:

1. ماضٍ ثنائي. إذا كان النجم المضيف قد تبادل الكتلة يومًا مع رفيق، أو اندمج معه، فربما لم ينتفخ غلافه قط إلى هذا الحد. وتُظهر ذبذبات 24 Boo اقترانًا ضعيفًا على نحو غير معتاد لنجم فقير إلى هذا الحد بالعناصر الثقيلة، وهو تلميح إلى أن تاريخه قد لا يكون تاريخ نجم منفرد. ويمكن لنتاج الاندماج أيضًا أن يحتفظ بقرص أو يعيد بناءه، قد تتشكل فيه كواكب «من الجيل الثاني».
2. قرص من كوكب مبتلَع. إذا ابتُلع كوكب داخلي، فربما قذفت الطاقة التي أفرغها في النجم غازًا إلى قرص مؤقت، ربما جذب بعد ذلك كوكبًا خارجيًا ناجيًا نحو الداخل بعد أن انكمش النجم.
3. إفلات بشقّ الأنفس. ربما غاص كوكب في الغلاف المنتفخ قرب قمة الفرع، ثم وجد نفسه خارجه من جديد لأن الغلاف انحسر أسرع مما تضاءل مداره.

ويُعدّ أسر كوكب هائم أو إعادة الترتيب داخل نظام متعدد الكواكب احتمالين أقل ترجيحًا.

كان كوكب محظور واحد شذوذًا. ومع ثلاثة، يتحدث المؤلفون عن فئة جديدة من الأنظمة الكوكبية المتطورة — وعن فيزياء حول النجوم المسنّة لا تتضمنها النماذج الحالية بعد.