ديجيتال
09-07-2009, 12:35 PM
البحث في الكون عن ظلال أراض أخرى(*)
لقد عثر الفلكيون على عشرات من الكواكب العملاقة خارج نظامنا الشمسي،
بيد أنهم لم يتمكنوا، حتى الآن، من رصد كوكب بحجم كرتنا الأرضية.
<R.L. دُويل> ـ <J.H. ديگ >ـ <M.T. براون>
لم ير أحد قط كوكبا (سيارا) خارج نظامنا الشمسي. ولكن اثنين من الفلكيين شاهدا في الشهر 11/1999 شيئا مثيرا جدا، ألا وهو ظل كوكب. وقد حدث ذلك عندما كان <D. شاربونو> [وهو طالب دراسات عليا في جامعة هارڤارد] يحلل سطوع النجم الشبيه بالشمس HD 209458 بالاعتماد على بيانات جُمعت في وقت سابق. حين كان يعمل مع أحدنا (براون). وفي الوقت نفسه تقريبا، كان<G. هنري> [وهو فلكي يعمل في جامعة تينيسي الحكومية] يرصد النجم ذاته مستقلا عن شاربونو.
إن النجم HD 209458 نجم مغمور، حتى إنه لم يعط اسما خاصا به. ولكنه يستحق الشهرة لسبب وحيد هو وجود كوكب يدور حوله، كتلته تعادل على الأقل، ثلثي كتلة المشتري ـ أو هكذا ظن الفلكيون. هذا ولم يُستدل على وجود الكوكب إلا بأسلوب غير مباشر، وذلك عن طريق الارتعاشات (التراوحات) wobbles التي كان يحدثها في النجم. ولكن شاربونو وهنري طَرَقا تقنية مختلفة للتحقق من هذا الكشف. فقد طرحا السؤال التالي: «هل يمكن للكوكب أن يمر من أمام النجم عبر خط نظرنا، ويحجب عنا مؤقتا بعضا من ضوء النجم؟»
من منظورنا، لا بد للنجم عند ذلك من أن يعتم بطريقة مميزة. ويتطلب مثل هذا الحدث، الذي يسمى عبورا(1) transit، أن يكون مدار الكوكب مائلا جدا، ولكن هذا ليس بالأمر المستحيل كما قد يبدو للوهلة الأولى. والسبب أن احتمال مرور الكواكب التي تدور قريبا جدا من نجومها ـ مثل الكوكب الذي يدور حول النجم HD 209458 ـ بين الراصد وهذه النجوم هو واحد في العشرة. وبحلول الوقت الذي كان فيه شاربونو وهنري ينظران إليه، كان قد جرى البحث دون نجاح عن حوادث عبور لمعظم الكواكب الأخرى المعروفة خارج نظامنا الشمسي. وكان من نتيجة ذلك أن نفرا قليلا من الفلكيين بدأوا يفكرون: هل عدم رصد حوادث عبور يُعني ضمنا عدم وجود كواكب؟ وربما كان ثمة خطأ في تفسير أرصاد الارتعاشات.
ولكن دراسات شاربونو وهنري بددت هذه الشكوك. ففي الوقت نفسه الذي أشارت أرصاد الارتعاشات إلى احتمال حدوث عبور، أعتم النجم بنحو 1.8 في المئة مدة ثلاث ساعات. وإضافة إلى أن هذا الإعتام قدَّم دليلا واضحا على وجود كوكب، فإنه مَكن من القياس المباشر لقطر الكوكب والذي وجد أنه يعادل 1.3 مرة قطر المشتري ـ وهذه أول مرة يُقاس فيها حجم كوكب خارج نظامنا الشمسي. ويتوافق هذا القياس مع التنبؤات النظرية التي تذهب إلى أن هذا الكوكب، القريب جدا من نجمه، لا بد أن يكون قد انتفخ.
لقد وفرت طريقة العبور بداية ميمونة لكشف الكواكب. فحتى الآن، مازال صيادو الكواكب يعتمدون اعتمادا أساسيا على تقنية الارتعاش، التي تسمى تقنيا طريقة السرعة نصف القطرية radial-velocity method. وتبحث هذه الطريقة عن الانزياحات shifts الدورية الدقيقة في طيف نجم، والتي تشير إلى أن النجم يُدفع جيئة وذهابا بوساطة رفيق غير مرئي. وقد تحقق أول نجاح لها عام 1995 عند اكتشاف كوكب حول النجم 51 پيگاسي 51 Pegasi الشبيه بالشمس. ومنذ ذلك الحين، تعرَّف الفلكيون أكثر من ثلاث دستات من الكواكب (انظر الإطار في الصفحتين 28 و 29). ويمكن تطبيق طريقة السرعة نصف القطرية على أي نجم، ولكن هذه الطريقة تعاني صعوبة رؤية العوالم الصغيرة جدا أو البعيدة جدا عن نجومها.
ولطريقة العبور عيب جوهري متأصل فيها ـ هو الحاجة إلى وقوع الكوكب والنجم والراصد على استقامة واحدة، ويلزم لذلك حظ وافر. ولكن عندما تقع حوادث العبور بالفعل، فإنها تبين حجم الكوكب وخواصه الأخرى، حتى لو كان عالَما صغيرا إلى حد ما. وفي الحقيقة، إن طريقة العبور هي التقنية الوحيدة القادرة حاليا على كشف الكواكب التي يصل صغرها إلى حجم أرضنا والتي تدور حول نجوم شبيهة بالشمس. وقد استخدم اثنان منا (دويل وديگ) هذه الطريقة في نظام نجمي آخر يسمى CM دراكونيس Draconis للبحث عن عوالم شبيهة بأرضنا. ويُمْكِننا من رؤية أجسام هي من الصغر بحيث تعادل أقطارها 2.5 مرة قطر الأرض. وهكذا فإن أول بحث عن كواكب خارج نظامنا الشمسي يحتمل وجود حياة عليها كما نعرفها، ماضٍ قدما.
لقد عثر الفلكيون على عشرات من الكواكب العملاقة خارج نظامنا الشمسي،
بيد أنهم لم يتمكنوا، حتى الآن، من رصد كوكب بحجم كرتنا الأرضية.
<R.L. دُويل> ـ <J.H. ديگ >ـ <M.T. براون>
لم ير أحد قط كوكبا (سيارا) خارج نظامنا الشمسي. ولكن اثنين من الفلكيين شاهدا في الشهر 11/1999 شيئا مثيرا جدا، ألا وهو ظل كوكب. وقد حدث ذلك عندما كان <D. شاربونو> [وهو طالب دراسات عليا في جامعة هارڤارد] يحلل سطوع النجم الشبيه بالشمس HD 209458 بالاعتماد على بيانات جُمعت في وقت سابق. حين كان يعمل مع أحدنا (براون). وفي الوقت نفسه تقريبا، كان<G. هنري> [وهو فلكي يعمل في جامعة تينيسي الحكومية] يرصد النجم ذاته مستقلا عن شاربونو.
إن النجم HD 209458 نجم مغمور، حتى إنه لم يعط اسما خاصا به. ولكنه يستحق الشهرة لسبب وحيد هو وجود كوكب يدور حوله، كتلته تعادل على الأقل، ثلثي كتلة المشتري ـ أو هكذا ظن الفلكيون. هذا ولم يُستدل على وجود الكوكب إلا بأسلوب غير مباشر، وذلك عن طريق الارتعاشات (التراوحات) wobbles التي كان يحدثها في النجم. ولكن شاربونو وهنري طَرَقا تقنية مختلفة للتحقق من هذا الكشف. فقد طرحا السؤال التالي: «هل يمكن للكوكب أن يمر من أمام النجم عبر خط نظرنا، ويحجب عنا مؤقتا بعضا من ضوء النجم؟»
من منظورنا، لا بد للنجم عند ذلك من أن يعتم بطريقة مميزة. ويتطلب مثل هذا الحدث، الذي يسمى عبورا(1) transit، أن يكون مدار الكوكب مائلا جدا، ولكن هذا ليس بالأمر المستحيل كما قد يبدو للوهلة الأولى. والسبب أن احتمال مرور الكواكب التي تدور قريبا جدا من نجومها ـ مثل الكوكب الذي يدور حول النجم HD 209458 ـ بين الراصد وهذه النجوم هو واحد في العشرة. وبحلول الوقت الذي كان فيه شاربونو وهنري ينظران إليه، كان قد جرى البحث دون نجاح عن حوادث عبور لمعظم الكواكب الأخرى المعروفة خارج نظامنا الشمسي. وكان من نتيجة ذلك أن نفرا قليلا من الفلكيين بدأوا يفكرون: هل عدم رصد حوادث عبور يُعني ضمنا عدم وجود كواكب؟ وربما كان ثمة خطأ في تفسير أرصاد الارتعاشات.
ولكن دراسات شاربونو وهنري بددت هذه الشكوك. ففي الوقت نفسه الذي أشارت أرصاد الارتعاشات إلى احتمال حدوث عبور، أعتم النجم بنحو 1.8 في المئة مدة ثلاث ساعات. وإضافة إلى أن هذا الإعتام قدَّم دليلا واضحا على وجود كوكب، فإنه مَكن من القياس المباشر لقطر الكوكب والذي وجد أنه يعادل 1.3 مرة قطر المشتري ـ وهذه أول مرة يُقاس فيها حجم كوكب خارج نظامنا الشمسي. ويتوافق هذا القياس مع التنبؤات النظرية التي تذهب إلى أن هذا الكوكب، القريب جدا من نجمه، لا بد أن يكون قد انتفخ.
لقد وفرت طريقة العبور بداية ميمونة لكشف الكواكب. فحتى الآن، مازال صيادو الكواكب يعتمدون اعتمادا أساسيا على تقنية الارتعاش، التي تسمى تقنيا طريقة السرعة نصف القطرية radial-velocity method. وتبحث هذه الطريقة عن الانزياحات shifts الدورية الدقيقة في طيف نجم، والتي تشير إلى أن النجم يُدفع جيئة وذهابا بوساطة رفيق غير مرئي. وقد تحقق أول نجاح لها عام 1995 عند اكتشاف كوكب حول النجم 51 پيگاسي 51 Pegasi الشبيه بالشمس. ومنذ ذلك الحين، تعرَّف الفلكيون أكثر من ثلاث دستات من الكواكب (انظر الإطار في الصفحتين 28 و 29). ويمكن تطبيق طريقة السرعة نصف القطرية على أي نجم، ولكن هذه الطريقة تعاني صعوبة رؤية العوالم الصغيرة جدا أو البعيدة جدا عن نجومها.
ولطريقة العبور عيب جوهري متأصل فيها ـ هو الحاجة إلى وقوع الكوكب والنجم والراصد على استقامة واحدة، ويلزم لذلك حظ وافر. ولكن عندما تقع حوادث العبور بالفعل، فإنها تبين حجم الكوكب وخواصه الأخرى، حتى لو كان عالَما صغيرا إلى حد ما. وفي الحقيقة، إن طريقة العبور هي التقنية الوحيدة القادرة حاليا على كشف الكواكب التي يصل صغرها إلى حجم أرضنا والتي تدور حول نجوم شبيهة بالشمس. وقد استخدم اثنان منا (دويل وديگ) هذه الطريقة في نظام نجمي آخر يسمى CM دراكونيس Draconis للبحث عن عوالم شبيهة بأرضنا. ويُمْكِننا من رؤية أجسام هي من الصغر بحيث تعادل أقطارها 2.5 مرة قطر الأرض. وهكذا فإن أول بحث عن كواكب خارج نظامنا الشمسي يحتمل وجود حياة عليها كما نعرفها، ماضٍ قدما.