كيف نكتشف الكواكب الخارجية الجديدة؟

في شهر فبراير 2016، أُكد وجود ما يقارب ألفي كوكب خارج المجرّة، ولمعرفة المستجدات بعدد الكواكب المكتشفة حتى الآن اضغط هنا

تتغير هذه الأرقام باستمرار، ويرجع ذلك جزئيًّا إلى حقيقة أساليبنا الحالية التي تتطوّر باستمرار وفيما يلي الأساليب التي تُستخدم للكشف عن كواكب خارج النظام الشمسي:

التصوير المباشر:

وتبدو هذه الطريقة الأكثر وضوحًا، عن طريق مشاهدة الكوكب نفسه. ولكن لسوء الحظ هي الطريقة الأكثر صعوبة وذلك بسبب أنّ الكوكب مغمور بنور النجم الذي يتبعه. ومحاولة التقاط النور الناتج عن كوكب خارجيّ يتوسط نور نجمه أشبه بمحاولة التقاط نور حشرة اليراع وهي تحوم حول نور كشّاف في سان فرانسيسكو في ليلة ضبابية باستخدام تلسكوب في نيويورك.

وبالرغم من أنّ هذه الطريقة لم تكشف الكثير من الكواكب الخارجية كالطرق الأخرى، إلّا أنّ من المحتمل أن يزداد استخداما بشكل مثير نتيجة تطوّرنا التكنولوجي في هذا المجال.

القياسات الفلكية:

تسمى دراسة مواقع النجوم بالسماء بدقة بعلم القياس الفلكي، ونعتقد دائمًا أنّ الكوكب يدور حول النجم. لكن في الواقع ما يحدث هو أنّ الكوكب والنجم يدوران حول كتلة مركزية مشتركة، وبما أنّ حجم النجم أكبر بشكل هائل مقارنة بالكوكب فإنّ هذا المركز سيكون أقرب للنجم، وعليه فإنّ مدار النجم أصغر من مدار الكوكب.

لكنّ مدار الكوكب يكون أكثر وضوحًا، وبالرغم من التغيير الصغير بمواقع النجوم والذي يستوجب سحب الكواكب معه، فإنّ هذا الفرق الصغير يمكن الكشف عنه من خلال دراسة دقيقة عن موقع النجم مع الزمن، وبسبب صعوبة مثل هكذا القياسات لم يُكشف عن أيِّ كوكب خارجي باستخدام هذه الطريقة حتى الآن.

تغيّر دوبلر:

(يعرف أيضًا بطريقة سرعة الإشعاع) تعتمد هذه الطريقة على أنّ الكوكب والنجم على حدٍّ سواء يدوران بمدار مشترك وله نفس الكتلة المركزية، فلو كان الكوكب بالطرف لَتَحرّك النجم باتجاهنا وثم ابتعد عنّا في مداره الصغير. وعندما يقترب منا الجسم الفلكي فإنّا نراه متغيرًا للّون الأزرق (نرى الضوء بموجاته الطولية أقصر من المعتاد) وعندما يبتعد فإنّنا نراه يتغير للّون الأحمر (لأننا نرى الضوء بموجات الطولية أطول من المعتاد).

إنّ تغير دوبلر للضوء مشابه لتغير دوبلر للصوت، الأمر الذي ربما لاحظه الجميع. إذا كنت واقفًا على جانب الطريق ومرّت سيارة إسعاف، فصوت صفارة الإسعاف يختلف عندما تدنو وتقترب وتمر بجانبك ثم تبتعد. وذلك لانّ الموجات الصوتية تنضغط ثم تتمدد. بسبب ظاهرة دوبلر يمكن التحقق من هذه التغيرات في أطياف النجم (قطعة البريق الصادر من النجم مقابل الموجات الطولية). اكتشفت هذه الطريقة الكثير من الكواكب الخارجية.

توقيت النجم المشع:

اكتُشِف أول كوكب خارجيّ عام 1991 كان يدور حول نجم مشع. والنجم المشع أو النابض هو نجم قديم يرسل إشعاعه بشكل حزم تكتسح مجال رؤيتنا (مثل ضوء متقطع من منارة بحرية)، هذه النبضات الضوئية تكون دقيقة بالتوقيت للغاية (فهي تجعل الساعات دقيقة للغاية).

لكن لو كان كوكب يدور حول النجم النابض لأصبح التوقيت بين الومضات متغيرًا وذلك لصعوبة البيئة المحيطة بالنجم الوامض في عدائية جدًّا فيما يتعلق بالحياة. لا يستخدم علماء الفلك تقنية توقيت النجم النابض بشكل فعلي، بل هم مهتمون أكثر بإيجاد الكواكب الخارجيّة التي تأوي الحياة التي تكون شبيهة بكوكبنا الأرض.

طريقة النقل:

إذا مر الكوكب بين نجمه الذي يتبعه وبين المراقب (بمعنى الكوكب في طرف المدار) فيمكن رؤية نور النجم الأم ينطمس عند كتلة الكوكب. إنّ أغلبية الكواكب الخارجية الحالية اكتُشفت بهذه الطريقة. وبشكل رئيسي عبر التلسكوب الفضائي كبلر.

التصوير الفوتوغرافي الجاذبي الدقيق: يستخدم هذا الأسلوب رياضيات معقدة من نظريات آينشتاين للنسبية العامة. إنّ أساسيات هذه التقنية تنصّ على أنّ الأجسام الثقيلة تثني الفضاء حولها، لذا فإنّ الضوء يتضخم أثناء سفره إلى أيّ جسم.

يستخدم علماء الفضاء هذه الطريقة للنظر إلى النجوم التي قد تملك كوكبًا. إذا مر نجم أمام نجم بمسافه متباعدة فإنّ نور النجم الذي بالخلف يتضخم بشكل خاص عند مرور الكوكب التابع للنجم الذي بالأمام، قد يكون الشرح غير واضح لهذه الطريقة.

لا بأس فهذه الطريقة مثيرة للجدل وغير مستطاع التحقق منها. كما أنّ الاصطفاف للنجوم لن يحدث مجددًا. إذن، فالعلماء الفلكيون لا يمكنهم إثبات ما إذا كانت ظاهرة التضخم الخاصة صحيحة أو مجرد خطأ بالقياس.

ومن بين كل الطرق السابقة، إنّ أكثر الطرق نجاحًا باكتشاف كواكب خارجية حتى الآن هي ظاهرة دوبلر وطريقة النقل. وأكثر طريقتين واعدتان لإيجاد كواكب مشابه لكوكب الأرض هما التصوير المباشر والنقل. (طالما استطعنا أن نطوّر تقنياتنا بشكل كافٍ).

ترجمة: هنا الحربي
تدقيق: عبدالسلام الطائي
المصدر