إكسومون

القمر الخارجي أو القمر خارج المجموعة الشمسية هو قمر طبيعي يدور حول كوكب خارج المجموعة الشمسية أو أي جسم آخر غير نجمي خارج المجموعة الشمسية . ^{[ 2 ]}

يصعب رصد الأقمار الخارجية وتأكيد وجودها باستخدام التقنيات الحالية، ^{[ 3 ]} ولم يتم حتى الآن رصد أي قمر خارجي مؤكد. ^{[ 4 ]} مع ذلك، رصدت مهمات مثل كيبلر عددًا من الأقمار المرشحة. ^{[ 5 ] [ 6 ]} كما تم رصد قمرين خارجيين محتملين يدوران حول كواكب مارقة باستخدام تقنية العدسات الجذبية الدقيقة . ^{[ 7 ] [ 8 ]} في سبتمبر 2019، أفاد علماء الفلك أن الخفوت الملحوظ في نجم تابي قد يكون ناتجًا عن شظايا ناجمة عن تفكك قمر خارجي يتيم . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} قد تكون بعض الأقمار الخارجية موائل محتملة للحياة خارج كوكب الأرض . ^{[ 2 ]} تم اكتشاف قمر خارجي محتمل، قد يكون صالحًا للسكن إن وُجد، يدور حول أحد مكونات الكوكب المارق الثنائي 2MASS J11193254−1137466 AB. ^{[ 12 ]}

على الرغم من أن الاستخدام التقليدي يشير إلى أن الأقمار تدور حول الكواكب ، إلا أن اكتشاف الأقزام البنية ذات الأقمار بحجم الكواكب يُطمس التمييز بين الكواكب والأقمار، نظرًا لانخفاض كتلة الأقزام البنية. وقد حُلّ هذا الالتباس بإعلان الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) أن "الأجسام ذات الكتل الحقيقية الأقل من الحد الأدنى للكتلة اللازمة للاندماج النووي الحراري للديوتيريوم، والتي تدور حول النجوم أو الأقزام البنية أو بقايا النجوم، والتي تكون نسبة كتلتها إلى كتلة الجسم المركزي أقل من حد عدم استقرار L4/L5 ( M / M_central < 2/(25 + √621 ) ) _، تُعتبر كواكب." ^{[ 13 ]}

لا يتناول تعريف الاتحاد الفلكي الدولي اصطلاح تسمية أقمار الأجرام الحرة التي تقل كتلتها عن كتلة الأقزام البنية وتقل عن حد الديوتيريوم (يُشار إلى هذه الأجرام عادةً بالكواكب الحرة، أو الكواكب الشاردة ، أو الأقزام البنية منخفضة الكتلة، أو الأجرام الكوكبية المعزولة). ويُشار إلى أقمار هذه الأجرام عادةً بالأقمار الخارجية في المراجع العلمية. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 12 ]}

تأخذ الأقمار الخارجية تسميتها من اسم الجسم الأم بالإضافة إلى رقم روماني كبير حسب ترتيب اكتشافها؛ على سبيل المثال، يُطلق على القمر المرشح لـ Kepler-1625b اسم Kepler-1625b I.

من المتوقع أن تتباين خصائص الأقمار الخارجية بشكل كبير، على غرار التنوع الملحوظ بين أقمار المجموعة الشمسية. وعلى وجه الخصوص، قد تستضيف الكواكب العملاقة الخارجية التي تدور ضمن النطاق الصالح للسكن حول نجمها أقمارًا طبيعية كبيرة. في ظل ظروف مواتية، قد يحتفظ قمر ضخم بما يكفي، يُحتمل أن يكون حجمه مماثلًا لحجم كوكب أرضي، بغلاف جوي وماء سائل، مما يجعله مرشحًا محتملاً لدعم الحياة. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

في أغسطس 2019، أفاد علماء الفلك أن قمراً خارجياً في نظام الكواكب الخارجية WASP-49b قد يكون نشطاً بركانياً. ^{[ 16 ]}

بالنسبة للأقمار الناتجة عن اصطدامات الكواكب الأرضية القريبة من نجومها، والتي تتميز بمسافة كبيرة بين الكوكب والقمر، يُتوقع أن تميل مستويات مدارات هذه الأقمار إلى التوافق مع مدار الكوكب حول النجم بفعل قوى المد والجزر الناتجة عن النجم، ولكن إذا كانت المسافة بين الكوكب والقمر صغيرة، فقد تميل المدارات. أما بالنسبة للكواكب الغازية العملاقة ، فتميل مدارات أقمارها إلى التوافق مع خط استواء الكوكب العملاق لأنها تشكلت في أقراص محيطة بالكوكب. ^{[ 17 ]}

تميل الكواكب القريبة من نجومها، والتي تدور في مدارات دائرية، إلى فقدان سرعة دورانها وتصبح مقيدة مدّيًا . ومع تباطؤ دوران الكوكب، يتسع نصف قطر مداره المتزامن مبتعدًا عنه. بالنسبة للكواكب المقيدة مدّيًا بنجومها، تقع المسافة التي يكون عندها القمر في مدار متزامن حول الكوكب خارج نطاق هيل . نطاق هيل هو المنطقة التي تهيمن فيها جاذبية الكوكب على جاذبية النجم، مما يسمح له بالاحتفاظ بأقماره. تدور الأقمار الواقعة داخل نصف قطر المدار المتزامن للكوكب حلزونيًا نحوه. لذلك، إذا كان المدار المتزامن خارج نطاق هيل، فإن جميع الأقمار ستدور حلزونيًا نحو الكوكب. إذا لم يكن المدار المتزامن مستقرًا ثلاثيًا، فإن الأقمار الواقعة خارج هذا النطاق ستفلت من مدارها قبل أن تصل إلى المدار المتزامن. ^{[ 17 ]}

قدمت دراسة حول الهجرة الناجمة عن المد والجزر تفسيراً معقولاً لقلة الأقمار الخارجية. فقد أظهرت أن التطور الفيزيائي للكواكب المضيفة (أي بنيتها الداخلية وحجمها) يلعب دوراً رئيسياً في مصيرها النهائي: إذ يمكن أن تتحول المدارات المتزامنة إلى حالات عابرة، وتكون الأقمار عرضة للتوقف في محاور شبه رئيسية شبه مقاربة، أو حتى القذف من النظام، حيث يمكن أن تظهر تأثيرات أخرى. وهذا بدوره سيكون له تأثير كبير على اكتشاف الأقمار الخارجية. ^{[ 18 ]}

يُفترض وجود أقمار خارجية حول العديد من الكواكب الخارجية . ^{[ 14 ]} على الرغم من النجاحات الكبيرة التي حققها الباحثون عن الكواكب باستخدام مطيافية دوبلر للنجم المضيف، ^{[ 19 ]} إلا أنه لا يمكن العثور على الأقمار الخارجية بهذه التقنية. ويعود ذلك إلى أن الأطياف النجمية المزاحة الناتجة عن وجود كوكب بالإضافة إلى أقمار أخرى ستتصرف تمامًا مثل كتلة نقطية واحدة تتحرك في مدار حول النجم المضيف. وإدراكًا لذلك، تم اقتراح العديد من الطرق الأخرى للكشف عن الأقمار الخارجية، بما في ذلك:

• التصوير المباشر
• العدسات الدقيقة
• توقيت النبضات
• تأثيرات توقيت العبور
• طريقة النقل

تم الإبلاغ عن عدد قليل من الأقمار الخارجية المرشحة عبر طرق مختلفة. على سبيل المثال، تم الإبلاغ عن قمري كيبلر-1625 ب وكيبلر-1708ب من خلال عمليات عبور ثانوية وتغيرات في توقيت العبور . ^{[ 6 ]} كما تم الإبلاغ عن قمري واسب-12ب وواسب -49أب بناءً على رصد طيفي لتركيزات عالية غير عادية من الصوديوم، والتي قد تكون ناتجة عن قمر نشط بركانيًا يشبه قمر آيو . ^{[ 39 ] [ 40 ]}

هناك العديد من المهمات الجارية حاليًا باستخدام بعض الأساليب المذكورة أعلاه، والتي ستكتشف المزيد من الأقمار الخارجية المرشحة، وستتمكن من تأكيد أو دحض بعض هذه المرشحات. على سبيل المثال، من المتوقع إطلاق مهمة PLATO في أوائل عام 2027.

كجزء من مهمة كيبلر ، كان مشروع البحث عن الأقمار الخارجية باستخدام كيبلر (HEK) يهدف إلى اكتشاف الأقمار الخارجية، وقد أسفر عن اكتشاف بعض الأقمار المرشحة التي لا تزال تُناقش حتى اليوم. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

تمت دراسة قابلية الأقمار الخارجية للحياة في دراستين على الأقل نُشرتا في مجلات علمية محكمة. تناول رينيه هيلر وروري بارنز ^{[ 43 ]} الإضاءة النجمية والكوكبية على الأقمار، بالإضافة إلى تأثير الكسوف على متوسط ​​إضاءة سطحها المداري. كما اعتبرا التسخين المدّي تهديدًا لقابليتها للحياة. في القسم 4 من بحثهما، قدّما مفهومًا جديدًا لتحديد المدارات الصالحة للحياة حول الأقمار. وبالإشارة إلى مفهوم المنطقة الصالحة للحياة حول الكواكب، حدّدا حدًا داخليًا حول كوكب معين ليكون القمر صالحًا للحياة، وأطلقا عليه اسم "الحافة الصالحة للحياة حول الكوكب". أما الأقمار الأقرب إلى كوكبها من هذه الحافة، فهي غير صالحة للحياة. وفي دراسة ثانية، أضاف رينيه هيلر ^{[ 44 ]} تأثير الكسوف إلى هذا المفهوم، بالإضافة إلى قيود استقرار مدار القمر. وقد وجد أنه، اعتمادًا على الانحراف المداري للقمر، هناك حد أدنى للكتلة اللازمة للنجوم لاستضافة أقمار صالحة للسكن تبلغ حوالي 0.2 كتلة شمسية.

بأخذ قمر أوروبا الأصغر حجمًا كمثال ، والذي تقل كتلته عن 1% من كتلة الأرض، وجد ليمر وزملاؤه أنه إذا ما استقر بالقرب من مدار الأرض، فلن يتمكن من الاحتفاظ بغلافه الجوي إلا لبضعة ملايين من السنين. مع ذلك، بالنسبة لأي قمر أكبر حجمًا، بحجم غانيميد ، يدخل المنطقة الصالحة للسكن في نظامه الشمسي، فإنه سيحتفظ بغلافه الجوي ومياهه السطحية إلى أجل غير مسمى. تشير نماذج تكوين الأقمار إلى أن تكوين أقمار أضخم من غانيميد شائع حول العديد من الكواكب الخارجية العملاقة. ^{[ 45 ]}

غالبًا ما تكون الكواكب الخارجية بحجم الأرض، الواقعة في المنطقة الصالحة للسكن حول الأقزام الحمراء، مقيدة مدّيًا بنجمها المضيف. وينتج عن ذلك أن أحد نصفي الكوكب يواجه النجم دائمًا، بينما يبقى النصف الآخر في الظلام. أما القمر الخارجي في نظام قزم أحمر، فلا يواجه هذا التحدي، لأنه مقيد مدّيًا بالكوكب، وبالتالي يتلقى الضوء من كلا نصفيه. درس مارتينيز-رودريغيز وزملاؤه إمكانية وجود أقمار خارجية حول الكواكب التي تدور حول الأقزام الحمراء في المنطقة الصالحة للسكن. وبينما وجدوا 33 كوكبًا خارجيًا من دراسات سابقة تقع في المنطقة الصالحة للسكن، فإن أربعة منها فقط يمكنها استضافة أقمار خارجية بكتلة تتراوح بين كتلة القمر وكتلة تيتان لفترات زمنية أطول من 0.8 مليار سنة ( HIP 12961 b، و HIP 57050 b، و Gliese 876 b وc). بالنسبة لهذا النطاق الكتلي، من المحتمل ألا تتمكن الأقمار الخارجية من الاحتفاظ بغلافاتها الجوية. قام الباحثون بزيادة كتلة الأقمار الخارجية، ووجدوا أن الأقمار الخارجية التي تبلغ كتلتها كتلة المريخ حول النجمين IL Aquarii b و c قد تكون مستقرة على فترات زمنية أطول من عمر الكون . ويمكن لمهمة CHEOPS رصد الأقمار الخارجية حول ألمع الأقزام الحمراء، أو يمكن لمهمة ESPRESSO رصد تأثير روسيتر-ماكلوغلين الناتج عن هذه الأقمار. وتتطلب كلتا الطريقتين وجود كوكب خارجي عابر، وهو ما لا ينطبق على هذه الأقمار الأربعة المرشحة. ^{[ 46 ]}

مثل الكواكب الخارجية، يمكن أن يصبح القمر الخارجي مقيدًا مدّيًا بنجمه الرئيسي. ومع ذلك، ولأن نجم القمر الخارجي هو كوكب خارجي، فإنه سيستمر في الدوران حول نجمه بعد أن يصبح مقيدًا مدّيًا، وبالتالي سيظل يشهد دورة الليل والنهار إلى أجل غير مسمى.

يقع القمر الخارجي المحتمل الذي يعبر أمام نجم 2MASS J1119-1137AB في المنطقة الصالحة للسكن حول كوكبه المضيف (على الأقل في البداية حتى يبرد الكوكب)، ولكن من غير المرجح أن تكون قد تشكلت عليه حياة معقدة لأن عمر النظام لا يتجاوز 10 ملايين سنة . إذا تأكد ذلك، فقد يكون هذا القمر الخارجي مشابهًا للأرض البدائية ، وقد يُسهم توصيف غلافه الجوي باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي في تحديد النطاق الزمني لتشكل الحياة. ^{[ 12 ]}

• أقمار الظل: العوالم الفرعية المجهولة التي قد تؤوي الحياة
• أول صورة محتملة لكوكب خارج المجموعة الشمسية
• فريق العمل المعني بالكواكب الخارجية – تعريف "الكوكب": بيان الموقف بشأن تعريف الكوكب. (الاتحاد الفلكي الدولي)
• البحث عن الأقمار الخارجية باستخدام كيبلر (HEK): 1. وصف مشروع رصد جديد