ديجيتال
09-07-2009, 12:40 PM
عالم التوقيت(******)
وفي نهاية المطاف، يمكن لحوادث العبور أن تكشف حتى وجود توابع للكواكب. وهذه التوابع، يمكن أن تُحدث ذبذبات معتدلة في الحركات المدارية للكواكب التي تدور حولها، ومن ثم تغير قليلا من توقيت العبور. وعلى سبيل المثال، إذا قام فلكيون من خارج الأرض بمراقبة الشمس، فإنهم سوف يلاحظون إعتاما طفيفا فيها كل 365.24 يوم، ومن ثم يستنتجون وجود أرض. ولكن حوادث العبور، على مدى السنين، تحدث متأخرة أو متقدمة عن موعدها بنحو دقيقتين، وهذا يقتضي ضمنيا وجود قمر (إذا ما أخذنا في الحسبان الظواهر المدارية الأخرى). ولو أمكن قياس الضوء الذي يُجرى من الفضاء خارج الأرض بدقة عالية للغاية، لأمكن للفلكيين هناك الكشف مباشرة عن بعض الإعتام الإضافي الذي يسببه القمر.
لو كان هناك فضائيون من خارج الأرض
يراقبون الشمس، لاستنتجوا وجود الأرض.
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/18/SCI2002b18N4_H04_002268.jpg
إن حوادث العبور ليست الوسيلة الوحيدة التي تُمَكّن الفوتومتر (مقياس الشدة الضوئية) من الكشف عن وجود كوكب عابر. فالنجم الثنائي الكسوفي يمكن أن نعده نوعا من أنواع الساعات، ذلك أن حوادث الكسوف النجمية يجب أن تحدث على فترات زمنية منتظمة. فإذا كانت الساعة غير مضبوطة، فقد يعني هذا أن ثمة جسما غير مرئي يُشد بقوة نحو النجوم. وإذا سَحب كوكب تبلغ كتلته قدر كتلة المشتري النجم الثنائي بعيدا عنا مثلا، فإن ظواهر الكسوف تحدث متأخرة بضع ثوان، لأن ضوء النجمين سيستغرق هذا القدر من الثواني للوصول إلى الأرض. ويزيد هذا التأثير كلما زاد بُعْد الكوكب أو كبرت كتلته. لذا يمكن كشف كوكب عملاق دون أن يعبر أمام النجمين أبدا. وباستعمال البيانات المتوفرة، تمكن الفلكيون من وضع حدود لمدى انتشار الكواكب العملاقة في نظم نجوم معينة. فمثلا، لا يحوي نظام CM دراكونيس أي أجسام كتلتها أكبر من نحو ثلاثة أمثال كتلة المشتري، ويقل بُعْدها عن بُعْد مدار الأرض (حول الشمس).
وتسمح الدقة العالية في قياس الشدة الضوئية، إضافة إلى الأرصاد التي أجريت طوال سنوات، بالتوصل إلى نتيجة إضافية أخرى تتعلق بالضوء المنعكس عن كوكب ما. فالكواكب القريبة من نجومها بدرجة كافية لا بد أن تعكس قدرا يمكن كشفه من الضوء النجمي. وهي تخضع لتغيرات في الطور تشبه تغيرات طور القمر التي تحدث كل شهر، وهذا يولِّد تموجات دورية يمكن تمييزها عن تغيرات السطوع النجمي الأخرى. ويمكن لهذه التقنية أن تتبين الأجسام التي تبلغ أدوارها المدارية أسبوعا أو أقل. وقد تتمكن من سبر طبيعة الكوكب ذاته، لأن الكواكب ذات السطوح الخشنة تُحدِث تغييرات في السطوع أكبر مما تحدثه الكواكب ذات السطوح الملساء. وهناك طريقة تتعلق بالطريقة السابقة وتبحث عن الضوء المنعكس من الكوكب في طيف النجم. ففي عام 2000 ادعى<C.A. كاميرون> [من جامعة سانت أندروز باسكتلندا] وزملاؤه، بأنهم رأوا الضوء المنعكس عن الكوكب العملاق الذي يدور حول النجم Tau Bootis، بيد أنه تبين أن هذا الكشف مثير للجدل.
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/18/SCI2002b18N4_H04_002269.jpg
يبين هذا المخطط موجزا للطرائق المختلفة المطبقة في اكتشاف الكواكب، وهو يبين حساسية هذه الطرائق للكواكب التي لها كتلة مفروضة (المحور الرأسي) وبُعْد مفروض عن نجومها (المحور الأفقي). وطريقة السرعة نصف القطرية، حتى عند حدها النظري (الخط الأسود)، لا تعثر على العوالم التي تصغر كوكب زحل ما لم تكن قريبة جدا من نجومها. ويمكن لطريقة العبور كشف أجسام بحجم الأرض، ولكن الحدود العملية تجعل هذه الطريقة تقتصر حاليا على كشف الكواكب القريبة إلى حد ما من نجومها (الأصفر)، غير أن البعثات الفضائية سوف تغطي هذا المخطط بأكمله. هذا وقدرة طريقة توقيت الكسوف (الأزرق) على كشف الكواكب البعيدة أكبر من قدرتها على كشف الكواكب القريبة.
ولما كانت أكبر مصادر الخطأ في قياس منحنيات الضوء النجمي تأتي من الغلاف الجوي للأرض، فمن الواضح أن مراقبة النجوم من الفضاء سوف تجعل الأمور أفضل. وسوف يكون بإمكان المرصد المداري إنجاز دقة في قياس الشدة الضوئية قدرها 0.002 في المئة. وثمة الكثير من البعثات المشابهة يجري إعدادها الآن. فمن المقرر إطلاق السفينة الفضائية الأوروبية COROT عام 2004، وستكون هذه السفينة حساسة للكواكب الصغيرة التي يعادل حجمها ضعف حجم الأرض. وكذلك يمكن لمرصد إدينگتون، التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، أن يكتشف فعلا كواكب بحجم الأرض. وأكثر البعثات طموحا هي ساتل كپلر Kepler satellite التابع للوكالة ناسا، وهو قادر على مراقبة 170000 نجم في كوكبة الدجاجة Cygnus، ولو تحقق ما تشير إليه التحليلات الإحصائية، سوف يكون بإمكانه كشف عبور أكثر من 600 كوكب بحجم الأرض، وكذلك الضوء المنعكس عن نحو 1700 من الكواكب الداخلية العملاقة. وستكون هذه العوالم أهدافا واضحة لأجهزة قياس التداخل المحمولة في الفضاء، التي لا بد أن تكون قادرة في النهاية على إلغاء الوهج النجمي وأخذ صور حقيقية للكواكب [انظر: «البحث عن الحياة على كواكب أخرى،» مجلة العلوم، العدد 11 (1997) ، ص 38]. وخلال العبور؛ تكون الكواكب مضاءة من الخلف بنجومها، وهذا يُسهِّل فحصها طيفيا ومعرفة ما إذا كانت توجد شواهد عن وجود حياة فيها، مثل الأوزون والماء والميثان.
ونحن، جميع العاملين في هذا الميدان، نشعر أننا محظوظون لكوننا نعيش في العصر الذي شهد أول اكتشاف لكواكب تدور حول نجوم أخرى غير الشمس. لقد كتب فلكي عصر النهضة <C. هُويْگنز> ما يلي: «ما أروع النظام المدهش لهذا الكون البديع الفسيح الأرجاء الذي نعيش فيه! إنه يحوي الكثير الكثير من الشموس (النجوم المماثلة للشمس)، والكثير الكثير من الكواكب المماثلة للأرض.» ترى، هل كان هُويْگنز محقا في قوله؟ هل توجد كواكب أخرى مثل كوكبنا؟ وهل هي مأهولة؟ سوف يكون في الإمكان معرفة الجواب بحلول نهاية هذا العقد.
المؤلفون
L. R. Doyle - H-J. Deeg - T. M. Brown
ثلاثة فلكيين يبحثون عن كواكب خارج النظام الشمسي بتطبيق الطريقة الفوتومترية (قياس الشدة الضوئية) منذ مطلع التسعينات من القرن الماضي. يعمل دويل في معهد SETI بكاليفورنيا، وقد ابتكر أيضا خوارزميات لتحليل أصوات vocalizations الثدييات البحرية، مثل صفير حيوان الدلفين. أما ديگ، فيعمل في معهد الفيزياء الفلكية في أندالوسيا بإسپانيا. وهو كثيرا ما يستفيد من المقاريب المقامة في جزر الكناري. أما براون فيعمل في المركز الوطني لبحوث الجو في كولورادو، ولمقرابه فتحة قطرها 2.5 بوصة فقط، ولكنها توفر مجالا واسعا للرؤية.
وفي نهاية المطاف، يمكن لحوادث العبور أن تكشف حتى وجود توابع للكواكب. وهذه التوابع، يمكن أن تُحدث ذبذبات معتدلة في الحركات المدارية للكواكب التي تدور حولها، ومن ثم تغير قليلا من توقيت العبور. وعلى سبيل المثال، إذا قام فلكيون من خارج الأرض بمراقبة الشمس، فإنهم سوف يلاحظون إعتاما طفيفا فيها كل 365.24 يوم، ومن ثم يستنتجون وجود أرض. ولكن حوادث العبور، على مدى السنين، تحدث متأخرة أو متقدمة عن موعدها بنحو دقيقتين، وهذا يقتضي ضمنيا وجود قمر (إذا ما أخذنا في الحسبان الظواهر المدارية الأخرى). ولو أمكن قياس الضوء الذي يُجرى من الفضاء خارج الأرض بدقة عالية للغاية، لأمكن للفلكيين هناك الكشف مباشرة عن بعض الإعتام الإضافي الذي يسببه القمر.
لو كان هناك فضائيون من خارج الأرض
يراقبون الشمس، لاستنتجوا وجود الأرض.
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/18/SCI2002b18N4_H04_002268.jpg
إن حوادث العبور ليست الوسيلة الوحيدة التي تُمَكّن الفوتومتر (مقياس الشدة الضوئية) من الكشف عن وجود كوكب عابر. فالنجم الثنائي الكسوفي يمكن أن نعده نوعا من أنواع الساعات، ذلك أن حوادث الكسوف النجمية يجب أن تحدث على فترات زمنية منتظمة. فإذا كانت الساعة غير مضبوطة، فقد يعني هذا أن ثمة جسما غير مرئي يُشد بقوة نحو النجوم. وإذا سَحب كوكب تبلغ كتلته قدر كتلة المشتري النجم الثنائي بعيدا عنا مثلا، فإن ظواهر الكسوف تحدث متأخرة بضع ثوان، لأن ضوء النجمين سيستغرق هذا القدر من الثواني للوصول إلى الأرض. ويزيد هذا التأثير كلما زاد بُعْد الكوكب أو كبرت كتلته. لذا يمكن كشف كوكب عملاق دون أن يعبر أمام النجمين أبدا. وباستعمال البيانات المتوفرة، تمكن الفلكيون من وضع حدود لمدى انتشار الكواكب العملاقة في نظم نجوم معينة. فمثلا، لا يحوي نظام CM دراكونيس أي أجسام كتلتها أكبر من نحو ثلاثة أمثال كتلة المشتري، ويقل بُعْدها عن بُعْد مدار الأرض (حول الشمس).
وتسمح الدقة العالية في قياس الشدة الضوئية، إضافة إلى الأرصاد التي أجريت طوال سنوات، بالتوصل إلى نتيجة إضافية أخرى تتعلق بالضوء المنعكس عن كوكب ما. فالكواكب القريبة من نجومها بدرجة كافية لا بد أن تعكس قدرا يمكن كشفه من الضوء النجمي. وهي تخضع لتغيرات في الطور تشبه تغيرات طور القمر التي تحدث كل شهر، وهذا يولِّد تموجات دورية يمكن تمييزها عن تغيرات السطوع النجمي الأخرى. ويمكن لهذه التقنية أن تتبين الأجسام التي تبلغ أدوارها المدارية أسبوعا أو أقل. وقد تتمكن من سبر طبيعة الكوكب ذاته، لأن الكواكب ذات السطوح الخشنة تُحدِث تغييرات في السطوع أكبر مما تحدثه الكواكب ذات السطوح الملساء. وهناك طريقة تتعلق بالطريقة السابقة وتبحث عن الضوء المنعكس من الكوكب في طيف النجم. ففي عام 2000 ادعى<C.A. كاميرون> [من جامعة سانت أندروز باسكتلندا] وزملاؤه، بأنهم رأوا الضوء المنعكس عن الكوكب العملاق الذي يدور حول النجم Tau Bootis، بيد أنه تبين أن هذا الكشف مثير للجدل.
http://www.oloommagazine.com/images/Articles/18/SCI2002b18N4_H04_002269.jpg
يبين هذا المخطط موجزا للطرائق المختلفة المطبقة في اكتشاف الكواكب، وهو يبين حساسية هذه الطرائق للكواكب التي لها كتلة مفروضة (المحور الرأسي) وبُعْد مفروض عن نجومها (المحور الأفقي). وطريقة السرعة نصف القطرية، حتى عند حدها النظري (الخط الأسود)، لا تعثر على العوالم التي تصغر كوكب زحل ما لم تكن قريبة جدا من نجومها. ويمكن لطريقة العبور كشف أجسام بحجم الأرض، ولكن الحدود العملية تجعل هذه الطريقة تقتصر حاليا على كشف الكواكب القريبة إلى حد ما من نجومها (الأصفر)، غير أن البعثات الفضائية سوف تغطي هذا المخطط بأكمله. هذا وقدرة طريقة توقيت الكسوف (الأزرق) على كشف الكواكب البعيدة أكبر من قدرتها على كشف الكواكب القريبة.
ولما كانت أكبر مصادر الخطأ في قياس منحنيات الضوء النجمي تأتي من الغلاف الجوي للأرض، فمن الواضح أن مراقبة النجوم من الفضاء سوف تجعل الأمور أفضل. وسوف يكون بإمكان المرصد المداري إنجاز دقة في قياس الشدة الضوئية قدرها 0.002 في المئة. وثمة الكثير من البعثات المشابهة يجري إعدادها الآن. فمن المقرر إطلاق السفينة الفضائية الأوروبية COROT عام 2004، وستكون هذه السفينة حساسة للكواكب الصغيرة التي يعادل حجمها ضعف حجم الأرض. وكذلك يمكن لمرصد إدينگتون، التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، أن يكتشف فعلا كواكب بحجم الأرض. وأكثر البعثات طموحا هي ساتل كپلر Kepler satellite التابع للوكالة ناسا، وهو قادر على مراقبة 170000 نجم في كوكبة الدجاجة Cygnus، ولو تحقق ما تشير إليه التحليلات الإحصائية، سوف يكون بإمكانه كشف عبور أكثر من 600 كوكب بحجم الأرض، وكذلك الضوء المنعكس عن نحو 1700 من الكواكب الداخلية العملاقة. وستكون هذه العوالم أهدافا واضحة لأجهزة قياس التداخل المحمولة في الفضاء، التي لا بد أن تكون قادرة في النهاية على إلغاء الوهج النجمي وأخذ صور حقيقية للكواكب [انظر: «البحث عن الحياة على كواكب أخرى،» مجلة العلوم، العدد 11 (1997) ، ص 38]. وخلال العبور؛ تكون الكواكب مضاءة من الخلف بنجومها، وهذا يُسهِّل فحصها طيفيا ومعرفة ما إذا كانت توجد شواهد عن وجود حياة فيها، مثل الأوزون والماء والميثان.
ونحن، جميع العاملين في هذا الميدان، نشعر أننا محظوظون لكوننا نعيش في العصر الذي شهد أول اكتشاف لكواكب تدور حول نجوم أخرى غير الشمس. لقد كتب فلكي عصر النهضة <C. هُويْگنز> ما يلي: «ما أروع النظام المدهش لهذا الكون البديع الفسيح الأرجاء الذي نعيش فيه! إنه يحوي الكثير الكثير من الشموس (النجوم المماثلة للشمس)، والكثير الكثير من الكواكب المماثلة للأرض.» ترى، هل كان هُويْگنز محقا في قوله؟ هل توجد كواكب أخرى مثل كوكبنا؟ وهل هي مأهولة؟ سوف يكون في الإمكان معرفة الجواب بحلول نهاية هذا العقد.
المؤلفون
L. R. Doyle - H-J. Deeg - T. M. Brown
ثلاثة فلكيين يبحثون عن كواكب خارج النظام الشمسي بتطبيق الطريقة الفوتومترية (قياس الشدة الضوئية) منذ مطلع التسعينات من القرن الماضي. يعمل دويل في معهد SETI بكاليفورنيا، وقد ابتكر أيضا خوارزميات لتحليل أصوات vocalizations الثدييات البحرية، مثل صفير حيوان الدلفين. أما ديگ، فيعمل في معهد الفيزياء الفلكية في أندالوسيا بإسپانيا. وهو كثيرا ما يستفيد من المقاريب المقامة في جزر الكناري. أما براون فيعمل في المركز الوطني لبحوث الجو في كولورادو، ولمقرابه فتحة قطرها 2.5 بوصة فقط، ولكنها توفر مجالا واسعا للرؤية.