إن اكتشاف كوكب آخر يتحرك على مسافة كبيرة من نجمه يدعم الفرضية القائلة بوجود أنظمة مشابهة للنظام الشمسي هذه المرة، كما يزعم الباحثون، والدليل "محفور في الصخر" (أو على الأقل في سحابة الغبار).
تصوير: الجامعة صورة للنجم بومالوت وكوكبه. واستنتج الباحثون وجود الكوكب من تحليل التشوه في سحابة الغبار المحيطة بالنجم
اكتشف فريق باحثين بريطاني أمريكي نظامًا شمسيًا بعيدًا يشبه في كثير من خصائصه نظامنا الشمسي. ويعد هذا الاكتشاف خطوة أخرى في البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية. في السنوات المقبلة، يتم التخطيط للعديد من البعثات الفضائية، والتي ينبغي أن توفر الأجزاء الأولى من الصور لهذه العوالم البعيدة.
واستفاد فريق الباحثين، الذي يضم باحثين من جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا ومركز التقنيات الفلكية في إدنبرة، من ملاحظات مرصد ماكسويل في هاواي. تم تركيب جهاز استشعار متطور في هذا المرصد يسمح بالمشاهدة في نطاق الترددات بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء. ويقول رئيس المجموعة الأمريكية البروفيسور بنجامين زوكرمان: "لقد حصلنا الآن على أدلة ثابتة على وجود كواكب كبيرة تدور في مدارات واسعة حول النجوم".
يعد البحث عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية أحد المجالات الرئيسية في علم الفلك اليوم. والنجوم التي نراها في السماء هي كما نعلم شموس مثل شمسنا وهي بعيدة جداً عن الأرض. وحتى التسعينيات، افترض علماء الفلك أن بعض تلك الشموس البعيدة تدور حول كواكب، كما هو الحال في نظامنا، لكن لم يكن هناك دليل على ذلك. على الرغم من أنه من غير المرجح أن نفترض أنه من بين الملايين والملايين من النجوم في الكون حول شمسنا فقط، تكونت الكواكب، لكن بالنسبة للعلماء ظل السؤال مفتوحًا حتى يتم الحصول على أدلة رصدية.
جلب العقد الماضي معه العديد من التطورات في تكنولوجيا التلسكوبات وغيرها من الأدوات الفلكية. وقد قدمت هذه الأدلة دليلاً على وجود كواكب خارج نظامنا الشمسي لأول مرة. خلال التسعينات تم اكتشاف حوالي مائة كوكب حول نجوم مختلفة ويتم اكتشاف المزيد من الكواكب بمعدل متزايد.
إن البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية له هدفان علميان مهمان. الأول: أن العثور عليها من شأنه أن يعزز احتمال وجود حياة في مكان آخر من الكون. لكي توجد حياة خارج كوكب الأرض، حياة مشابهة في طبيعتها للحياة التي نعرفها، يجب أن تتطور على سطح كوكب ما. وحقيقة وجود كواكب حول العديد من النجوم، وأن ظهور الكواكب ظاهرة شائعة، يعزز احتمال وجود حياة خارج كوكب الأرض.
الهدف العلمي الثاني هو فهم تكوين نظامنا الشمسي. تزودنا ملاحظات الأنظمة الشمسية في أماكن مختلفة وفي مراحل مختلفة من التطور بمعلومات أساسية حول الطريقة التي تطور بها نظامنا الشمسي وتطور الأرض. ويبلغ عمر النظام الذي أبلغ عنه الفريق البريطاني الأمريكي حوالي مائتي مليون سنة، وهو صورة مبكرة لنظامنا الشمسي الذي يبلغ عمره حوالي خمسة مليارات سنة.
على الرغم من التطور الكبير في تقنيات الرصد في العقد الماضي، لا يزال صيد الكواكب يعتبر أمرًا بالغ الصعوبة: فالنجوم ساطعة جدًا والكواكب الموجودة حولها تعكس ضوء النجوم فقط وهي باهتة جدًا، لذا يصعب رؤيتها. يمكن مقارنتها بمحاولة العثور على ضوء شمعة موضوعة بجانب فانوس منارة قوي. وحتى لو كان لدينا منظار ذو مسافة كافية لتمييز الشمعة، فإن الضوء القوي سيجعل من الصعب علينا رؤيتها. تعتبر التلسكوبات وأدوات المراقبة الحديثة قوية للغاية، ولكن حتى باستخدامها لا يزال من غير الممكن رؤية الكواكب مباشرة. ومن ناحية أخرى، تتيح هذه الأجهزة المراقبة غير المباشرة باستخدام تقنيات مختلفة.
وطريقة التحديد التي أدت إلى اكتشاف معظم الكواكب هي قياس الاهتزاز (التذبذب) في حركة النجم. تُحدث الكواكب تغيرات دورية صغيرة في الحركة المرصودة للنجم الذي تدور حوله، وذلك بسبب الجذب الذي تمارسه عليه. الكوكب لا يدور حول النجم بالضبط - في الواقع يدور النجم والكوكب حول نقطة في الفضاء تسمى "مركز كتلة النظام". ويمكن توضيح ذلك إذا فكرنا في رمي المطرقة: فالمراقب من الجانب يرى أن حركة الرياضي تتأثر بوزن الكرة في نهاية الحبل، ويبدو أن كلاهما في نوع من الرقص حول نقطة وسيطة. حتى لو لم يكن من الممكن رؤية الكرة على الإطلاق، كان من الواضح لأي مراقب أن الرياضي كان يؤرجح جسمًا ثقيلًا. وبالمثل، يمكن الاستنتاج من الملاحظات، دون رؤية مباشرة للكوكب، أنه موجود بالفعل و"يجذب" نجمه. إن التغيرات الصغيرة التي لوحظت في حركة النجم تخون الكواكب التي تغير حركته قليلاً.
محدودية طريقة الكشف هذه هي أنه من الممكن اكتشاف الكواكب الكبيرة جدًا (بحجم كوكب المشتري تقريبًا، وهو أكبر كواكب شمسنا)، والتي تدور في مدار قريب جدًا من نجمها. كانت تسمى هذه الكواكب "كواكب المشتري الساخنة".
هناك طريقة أخرى لاكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية وهي قياس التغير في شدة الضوء المرصودة للنجم نتيجة مرور الكوكب بينه وبين الراصد. وفي بعض الأحيان يحدث نوع من الخسوف الصغير للنجم من قبل الكوكب الذي يمر أمامه ويخفي جزءا صغيرا منه. وبما أن الكوكب أصغر بكثير من النجم، فإن الانخفاض في شدة الضوء صغير جدًا - يصل إلى حوالي 1 بالمائة فقط. من خلال الملاحظات المتكررة للنجم، من الممكن ملاحظة نفس التغير البسيط ولكن الدوري في شدة الضوء واستنتاج وجود الكوكب. هذا الأسلوب له اثنين من القيود الملحوظة. أولاً: إن التغير في شدة الضوء صغير جدًا بحيث يصعب تحديد ما إذا كان سببه كوكب أم نتيجة لبعض الاضطرابات. ثانياً: باستخدام هذه الطريقة يمكن تحديد مواقع الكواكب التي تمر مداراتها بين النجم والراصد فقط.
واستخدم أعضاء الفريق البريطاني الأمريكي طريقة أخرى، تركز على اكتشاف الكواكب من خلال تحليل التشوهات في سحب الغبار المرصودة حول نجمها. في الأنظمة الشمسية الحديثة، يمكن ملاحظة سحابة ضخمة من الغاز والغبار تحيط بالنظام بأكمله. وفي حركتها حول النجم، تسحب الكواكب خلفها أثرًا من الغبار وتحدث تشوهًا في السحابة يمكن رؤيته في عمليات الرصد. وقام فريق من الباحثين البريطانيين الأمريكيين بدراسة هذا النوع من السحابة الترابية وتعرفوا على كوكب مماثل في الحجم لكوكب زحل في مدار واسع حول النجم فم الحوت (Fomalhaut) الذي يبعد حوالي 25 سنة ضوئية عن الأرض.
وللانتقال إلى المرحلة التالية في البحث، لا بد من نقل أجهزة الكشف خارج الغلاف الجوي للأرض، وبالتالي تجاوز التداخل الشديد الناتج عنها. ستقوم وكالة الفضاء الأمريكية ووكالة الفضاء الأوروبية بإطلاق العديد من المركبات الفضائية في السنوات القادمة والتي من المفترض أن تفتح آفاقًا جديدة في هذا المجال من الأبحاث. والمشاريع القادمة هي مركبة الفضاء "كيبلر" التابعة لوكالة الفضاء الأمريكية، ومركبة الفضاء "كوروت" و"إدينجتون" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، والتي من المقرر إطلاقها حوالي عام 2005. ومن المفترض أن تضع هذه المشاريع الثلاثة تلسكوبات قوية في الفضاء. والتي ستكون قادرة على تحديد مواقع الكواكب باستخدام طريقة الكسوف.
أما المشاريع الأكثر بعدًا وتعقيدًا فهي "Planet Finder" الأمريكي و"Darwin" الأوروبي المقرر إطلاقهما في عام 2015 تقريبًا. وهي عبارة عن أجهزة مراقبة ضخمة من نوع مقياس التداخل تتضمن حوالي ستة أجسام منفصلة ستسافر عبر الفضاء في هيكل واسع وتجمع البيانات من خلال التعاون في الوقت المناسب بينهما. ومن المفترض أن تمنحها التكنولوجيا المتطورة لهذه الأجهزة (التي لا تزال قيد التطوير) القدرة على "إلغاء" الضوء القوي القادم من النجم نفسه لتسمح، لأول مرة، بالمراقبة المباشرة للنجم. الكواكب.
يعتبر البروفيسور تسفي مازا، رئيس معهد علم الفلك في جامعة تل أبيب، أحد كبار الباحثين في مجال اكتشاف النجوم خارج المجموعة الشمسية وشارك في العديد من الاكتشافات في هذا المجال، بما في ذلك اكتشاف أول مرشح لـ كوكب خارج نظامنا الشمسي. وفي إشارة إلى نشر المقال من قبل الفريق البريطاني الأمريكي، علق البروفيسور مازا قائلاً: "إن تحديد الكواكب من خلال رصد سحب الغبار حول النجوم قد تم بالفعل في السنوات السابقة، ولكن البحث نفسه الذي يتطور تدريجياً حول هذه السحب يمكن أن يؤدي إلى اكتشافات مهمة." وأشار البروفيسور مازا إلى أن المشروع الإسرائيلي لتحديد مواقع الكواكب خارج المجموعة الشمسية، بالتعاون مع مجموعات بحثية من الولايات المتحدة الأمريكية والمجر، سيبدأ قريبا في المرصد الحكيم في متسبيه رامون. وسيتضمن المشروع تلسكوبًا واسع المجال سيصور بشكل مستمر عشرات الآلاف من النجوم، وجهاز كمبيوتر سيقارن شدة الضوء للنجوم المختلفة لمحاولة تحديد العيوب التي تشير إلى وجود كواكب في مدار حولها.
