وبعد اكتشاف أكثر من 300 كوكب خارج المجموعة الشمسية بالفعل، يقول شاي زوكر، من قسم الجيوفيزياء وعلوم الكواكب بجامعة تل أبيب، إن الأمر يستحق إجراء اختبارات القياس الفلكي - حركة النجوم على خلفية السماء معرفة كتلة الكواكب في أنظمتها * ألقى زوكر محاضرة ضمن مؤتمر الفضاء السنوي
مؤتمر الفضاء السنوي الذي انعقد الأسبوع الماضي في قاعدة القوات الجوية في هرتسليا، كان يهتم بشكل أساسي بتقنيات منصات الإطلاق والأقمار الصناعية، لكن مع ذلك كانت هناك محاضرة علمية واحدة. تحدث الدكتور شاي زوكر، من قسم الجيوفيزياء وعلوم الكواكب في جامعة تل أبيب، عن بحثه في المجال الجديد نسبيًا – دراسة الكواكب خارج النظام الشمسي
"لماذا نبحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية؟ حتى عام 1995 كان لدينا مثال واحد فقط للنظام الشمسي. نظامنا الشمسي حيث تكون مدارات الكواكب إهليلجية، وكلها تقريبًا في نفس المستوى؛ تدور جميع الكواكب حول الشمس في نفس الاتجاه، كما أنها تنقسم إلى مجموعتين رئيسيتين: الكواكب الأرضية ذات التربة الصخرية، والكواكب العادلة - العمالقة الغازية، ويوجد بالإضافة إليهم مجموعة أخرى متنوعة من المذنبات والكويكبات والغبار ، غاز.
من المثال الوحيد للنظام الشمسي، قمنا بتطوير نموذج يبدأ بتكوين نجم - سحابة من الغاز والغبار والتي في مرحلة ما، بسبب أسباب مختلفة لعدم التجانس في أماكن معينة، تبدأ في سحب المواد حولها و نبدأ في رؤية أن الغاز يتصل بنوع من القرص ذو كرة أكثر كثافة في المركز، والتي تصبح في النهاية النجم المركزي (الشمس) ويتبلور الغاز والغبار المحيط به إلى كواكب ومذنبات وكويكبات. ولا يزال هذا هو النموذج الذي يتم الحديث عنه، ولكن تم تحديثه قليلاً، بعد أن لم تكن التوقعات المشتقة منه صحيحة في الأنظمة الشمسية الجديدة.
والسؤال الذي يطرح نفسه لماذا كان علينا الانتظار حتى تسعينيات القرن العشرين لاكتشاف الكواكب؟ شدة ضوء الكواكب أصغر بمليارات المرات من شدة ضوء النجم. ومن مسافة حوالي 30 سنة ضوئية، تكون المسافة منا إلى النظام أكبر بمئات الآلاف من المرات من المسافة بين النجم والكوكب. ويتضح من ذلك أنه كان علينا الاعتماد على طرق غير مباشرة لاكتشاف الكواكب.
تأثير دوبلر
كانت الطريقة الأولى هي استخدام تأثير دوبلر للعثور على الكوكب. الفكرة الأساسية هي أن التجاذب بين النجم والكوكب متبادل. يدور الكوكب في مدار بيضاوي الشكل بسبب سحب النجم. إنه يجذب النجم، لذلك سيصل النجم أيضًا إلى مدار بيضاوي الشكل ولكن أصغر بكثير. تأثير دوبلر، في جملة واحدة: عندما يتحرك مصدر الموجات نحونا - يكون التردد الذي يتم استقباله أعلى من التردد الذي يصدره. حتى عندما يبتعد عنا سيكون أقل. يمكنك قياس السرعة وفقا لهذا التأثير وهذه هي الطريقة التي يعمل بها رادار الشرطة."
كل نجم له طيفه الخاص ويعكس خصائصه. الميزة المركزية في طيف النجم هي سلسلة خطوط الامتصاص. عندما يبتعد النجم عنا، ينزاح طيفه نحو اللون الأحمر. (ترددات أقل) وعندما يقترب منا يتحول الطيف إلى اللون الأزرق.
أول كوكب تم اكتشافه بأحدث الوسائل - في عام 1995، بيجاسي 51 بي، كان مفاجأة كبيرة. هذا كوكب ضخم - على الأقل نصف كتلة كوكب المشتري. وهو قريب جدًا من نجمه الأم - مدة دورته أربعة أيام. وبهذا ناقض كل النظريات القديمة حول تكوين النظام الشمسي.
البحث عن الكواكب بطريقة الكسوف
الطريقة التي اكتشفنا بها الكوكب الأول، طريقة دوبلر، تخبرنا عن كتلة الكوكب، ومدى قربه من النجم. ولكن ليس على سبيل المثال ما هي الظروف على سطح الكوكب ونصف قطره. الطريقة الأخرى الممكنة هي البحث عن الكواكب من خلال الكسوف. هناك احتمال معين أنه أثناء المدار، يخفي الكوكب جزءا من النجم، أي أنه يحجب النجم. المشكلة هي أنك لا تستطيع رؤية النقطة الصغيرة تتحرك عبر شمسها لأنها بعيدة جدًا. ما نراه هو أن ضوء النجم سوف يضعف قليلاً أثناء الكسوف. أول كوكب اكتشف بهذه الطريقة هو اتش دي 209458ب . لقد اكتشفناه بالفعل بالطريقة المعتادة في نهاية عام 1999 ولكننا اكتشفنا أيضًا بالإضافة إلى ذلك أنه يقوم بهذا الكسوف. لمدة ساعتين ترى انخفاضًا بنسبة واحد ونصف بالمائة في شدة الضوء القادم من النجم. لذلك كانت الكأس المقدسة للميدان. وأتاح الكسوف قياس كثافة الكوكب وقوة الجاذبية على سطحه، وكل هذا دون رؤيته بنفسه. حتى الآن، هناك حوالي 50 من هذه الكواكب معروفة. بعضها أقرب إلى شمسها من 51 Pegasi B.
في الآونة الأخيرة، حدث تطور في اتجاه جديد بفضل قيام هذه الكواكب بالكسوف، وهي معلومات نحصل عليها الاجواء ليس فقط الظروف المادية ولكن أيضًا الظروف الكيميائية. بدأ كل شيء بقياس الامتصاص في الغلاف الجوي اتش دي 209458ب.
لقد وجدنا حتى الآن الصوديوم، والكربون، والأكسجين، والكربون، وبخار الماء، والميثان، وحتى ثاني أكسيد الكربون. سمح لنا القياس الذي تم إجراؤه بواسطة تلسكوب سبيتزر الفضائي بالأشعة تحت الحمراء بالنظر إلى الكوكب حتى عندما يكون خلف النجم. وهكذا رأينا مقدار الضوء المنبعث من الأشعة تحت الحمراء والذي يوضح درجات حرارتها.
في الأسابيع القليلة الماضية حتى تمكنا من تصوير كوكب واحدلكن بهذه الطريقة لا نتمكن إلا من تحديد الكواكب البعيدة جدًا عن شمسها والكبيرة بما يكفي بحيث يكون لديها الكثير من الضوء الخاص بها.
ما هو متوقع في المستقبل؟
ووفقا لزوكر، يريد العلماء تجربة طريقة اكتشاف ثالثة. "نود أن نكون قادرين على إجراء نوع آخر من القياس - القياس الفلكي. انظر الحركة على خريطة السماء. سيؤدي استخدام هذه الطريقة إلى حل الغموض المتعلق بكتلة الكواكب. ومع ذلك، من أجل إجراء القياسات الفلكية، هناك حاجة إلى أجهزة ذات مستوى دقة أعلى بكثير من تلك الموجودة اليوم. على سبيل المثال، VLT - التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي ESO في تشيلي، هو عبارة عن مجموعة من أربعة تلسكوبات، يبلغ قطر كل منها ثمانية أمتار. يجب أن يبدأ هذا المصفوفة في العمل كمقياس تداخل وإجراء قياسات فلكية بدقة عالية جدًا. في المستقبل البعيد، ستصبح عمليات الرصد الدقيقة ممكنة بفضل نوع جديد من التلسكوبات ELT - تلسكوب كبير للغاية. ونحن هنا نتحدث عن مرآة يبلغ قطرها عدة عشرات من الأمتار.
وبالطبع أفضل مكان لرؤية الكواكب خارج النظام الشمسي هو من الفضاء. يسبب الغلاف الجوي مشاكل في امتصاص الضوء وعدم وضوحه. ولذلك، فإن القياسات الضوئية والقياسية الفلكية لا يمكن أن تصل إلى الدقة الكافية. واليوم، هناك خطط لإطلاق تلسكوبات مخصصة إلى الفضاء لهذه الأغراض
الأقمار الصناعية كوروت ويبحث الفرنسيون الموجودون في الفضاء منذ عامين، والأميركي كيبلر الذي من المقرر إطلاقه بعد نحو شهر، عن الكواكب بطريقة الكسوف. وكلاهما معًا سيكملان لنا الصورة فيما يتعلق بعبور الكواكب أمام شمسها. وفي المستقبل البعيد، سنكون قادرين على استخدام تلسكوبات GAIA التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (الإطلاق مخطط له في عام 2012) وSIM الأمريكية (تاريخ الإطلاق غير معروف بعد)، وكلاهما سيبحثان عن الحركات الصغيرة في السماء. (القياس الفلكي).
علاوة على ذلك، ستقوم TPF الأمريكية وداروين الأوروبية بإجراء بحث مباشر عن الكواكب الشبيهة بالأرض باستخدام interformatria. سيكون داروين في الواقع كوكبة من عدة أقمار صناعية.
وفي الختام، يقول زوكر إنه بعد أن اكتشفنا الكواكب من خلال تأثير دوبلر ومن خلال الكسوف، تحمّسنا لأحدث الابتكارات في هذا المجال، وامتلأنا بالترقب للمهمات الفضائية القادمة التي ستفيدنا. الآن كل ما تبقى هو البحث عن الحياة.
التقارير السابقة من مؤتمر الفضاء 2009 على موقع المعرفة:
