كوكب خارجي ما هو؟ كيف يكتشفون ويدرسون الكواكب الخارجية؟

كوكب خارجي هو كوكب خارجحدود نظامنا الشمسي. على مدى العقدين الماضيين ، تم اكتشاف الآلاف من هذه الأشياء ، وذلك بشكل رئيسي بمساعدة تليسكوب كيبلر الفضائي التابع لوكالة ناسا.

كوكب خارجي - ما هو؟

هذه الأجسام الفضائية تختلف اختلافا كبيرا من حيثحجمها و مدارها. بعضها كواكب عملاقة تدور بالقرب من نجومها. بعضها مغطى بالثلج والبعض الآخر بالحجارة. تبحث وكالة ناسا وغيرها من الوكالات عن نوع خاص من الكوكب: فهي تحتاج إلى كوكب خارجي ، شبيه بالأرض ، يدور حول نجم مشابه للشمس ، ويقع في المنطقة المأهولة بالسكان.

المنطقة المأهولة هي مجموعة من المسافات منالنجوم ، حيث تسمح درجة حرارة الكوكب بوجود المحيطات السائلة من الماء ، وهو أمر حاسم للحياة. اعتمد أول تعريف للمنطقة على توازن حراري بسيط ، ولكن الحسابات الحديثة تشمل العديد من العوامل الأخرى ، بما في ذلك تأثير الدفيئة في الغلاف الجوي للكوكب. هذا يجعل حدود المنطقة المأهولة غامضة.

نظرية أصل الحياة

على الرغم من أن الكوكب الخارجي هو اكتشاف التسعينيات ،لعدة سنوات ، كان الفلكيون مقتنعين بوجودهم. لم يؤمنوا فقط ، بل قاموا بالاستناد إلى استنتاجاتهم حول الدوران البطيء لنجمتنا الشمسية وغيرها من النجوم.

علماء الفلك لديهم نظرية أصل الحياة فينظامنا الشمسي. باختصار ، انهارت سحابة دوارة من الغاز والغبار (ما يسمى السديم البروتوسولار) تحت تأثير جاذبيته الخاصة وشكلت نجمنا وكواكبنا. بعد ذلك ، كان الحفاظ على الزخم الزاوي يعني أن مستقبل النجم يجب أن يدور بشكل أسرع وأسرع. ومع ذلك ، على الرغم من أنه يحتوي على 99.8٪ من كتلة النظام الشمسي ، فإن الكواكب لديها 96٪ من زخمها الزاوي. تساءل الفلكيون لماذا يدور نجمنا ببطء شديد.

النجم الشاب كان مغناطيسيًا قويًا جدًاالمجال ، وخطوط القوة التي دخلت القرص من دوامة الغاز التي تم تشكيلها من الكواكب. تم ربط هذه الخطوط بجزيئات الغاز المشحونة ، وتصرفت كمثبتات ، مما أدى إلى إبطاء دوران الشمس الناشئة وفتح الغاز ، الذي تحول في النهاية إلى كواكب. تدور معظم النجوم ببطء ، لذلك استنتج علماء الفلك أن نفس "الكبح المغناطيسي" حدث لهم ، مما يعني أن تكوين الكواكب كان سيحدث. ومن هنا الاستنتاج المنطقي: يجب البحث عن الكواكب حول النجوم مثل الشمس.

الاكتشافات المبكرة

لهذا السبب ولأسباب أخرى ، العلماء أولاًقصر البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية والنجوم مشابهة للشمس، ولكن تنتمي الاكتشافات الأولين في عام 1992 إلى النجم المشع (الغزل بسرعة بقايا النجوم الذين لقوا حتفهم في سوبر نوفا) دعا PSR B1257 + 12. أول كوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حول نجم أكد (الصورة التي اتخذت في المقال) التي تلبي هذا المطلب، افتتح في عام 1995. وكان 51 Pegasi ب، كتلة وهو مشابه لكتلة كوكب المشتري و20 مرة أقرب إلى شمسها من الأرض. كانت هذه مفاجأة. لكن غرائب ​​أخرى وقعت في وقت سابق من سبع سنوات، وذلك بفضل الذي أصبح واضحا أنه سيتم فتح العديد من الكواكب الخارجية.

في عام 1988 ، مجموعة من العلماء الكنديينتم العثور على كوكب بحجم المشتري ، ويتحرك حول جاما Cepheus. ولكن منذ أن كان مداره أصغر بكثير من مدار المشتري ، لم يذكر العلماء الكشف النهائي. لم يجرؤ علماء الفلك على اقتراح وجود مثل هذه الكواكب. كان الأمر مختلفًا جدًا عن نظامنا الشمسي الذي كان العلماء حذرين للغاية.

من الكبير إلى الصغير

تقريبا كل كوكب خارجى اكتشفت في البداية هوعملاق ضخم يشبه المشتري (أو حتى أكبر) يدور على مسافة صغيرة من نجمه الأم. ويفسر ذلك حقيقة أن علماء الفلك استخدموا تقنية قياس السرعة الشعاعية ، التي تحدد درجة "هزاز" النجم عندما تدور الكواكب حوله. وقد قامت الأجسام الكونية الكبيرة المتقاربة بشكل وثيق بمثل هذا التأثير الهام الذي يمكن اكتشافه بسهولة.

حتى حقبة اكتشافات أجهزة الكواكب الخارجيةلقياس فقط حركات النجوم إلى داخل كيلومتر واحد في الثانية ، والتي كانت غير كافية للكشف عن اهتزازاتها تحت تأثير الكواكب. الأدوات الحديثة قادرة على قياس السرعة إلى سنتيمتر واحد في الثانية ، ويرجع ذلك جزئيا إلى زيادة دقة المعدات ، ولكن أيضا بسبب خبرة أكبر من علماء الفلك في عزل الإشارات الضعيفة من البيانات.

انفجار المعلومات من "كبلر"

حتى الآن ، هناك أكثر من 1000الكواكب الخارجية المؤكدة التي تم رصدها بواسطة قمر صناعي واحد. تم إطلاق تلسكوب كيبلر الفضائي في المدار في عام 2009 ويطارد الكواكب المأهولة لمدة أربع سنوات. واستخدمت طريقة تسمى "العبور" - وهي تقاس تعتيم النجم أثناء مروره بجسم كوني أمامه.

كشفت "كبلر" عن وفرة من أنواع مختلفة من الكواكب. وبالإضافة إلى الشركات العملاقة والهيئات الغاز ساعد التلسكوب الأرضي لإثبات وجود طبقة جديدة من "سوبر الأرض"، أبعاد التي تقع ضمن حجم الأرض ونبتون. وتقع بعضها في مناطق سكنى من النجوم، ولكن علماء البيولوجيا الفلكية وفحص الحسابات لمعرفة كيفية تلك العوالم، والحياة يمكن أن تتطور.

في عام 2014 ، قدم علماء الفلك من كبلر طريقة"اختبارات التعددية" ، التي كان من المفترض أن تزيد من سرعة ترجمة الكواكب المرشحة إلى وضع مؤكد. تعتمد هذه التقنية على الثبات المداري - حيث تم حجب العديد من النجوم على فترات قصيرة ، والتي يمكن أن تكون ناجمة فقط عن الكواكب في المدارات الصغيرة ، حيث لو كانت نجومًا ، فإنها تدفع الجاذبية بعضها البعض خارج النظام لعدة ملايين من السنين.

بعثات أخرى

على الرغم من أن الأقمار الصناعية (كبلر و CoRot الفرنسية)الذين قاموا بمطاردة الكواكب الخارجية ، أكملوا مهماتهم الأولية ، لا يزال العلماء يعالجون البيانات التي حصلوا عليها بمساعدتهم ، ليصنعوا اكتشافات جديدة. وبدون عمل لن يبقوا. وتستمر السواتل MOST و NASA TESS في العمل ، وسيبدأ الساتل السويسري CHEOPS وساتل ESA PLATO في البحث عن العبور من الفضاء الخارجي في المستقبل القريب. على الأرض ، يقوم مطياف HARPS في تلسكوب المرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي الذي يبلغ طوله 3.6 متر بإجراء بحث دوبلر عن تذبذبات النجوم ، لكن العديد من التلسكوبات الأخرى تشارك في البحث.

أحد الأمثلة على ذلك هو التلسكوب الفضائيناسا سبيتزر. نظرًا لأنه حساس في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف ، فإنه قادر على قياس درجة الحرارة الخارجية للكواكب الخارجية وإعطاء فكرة عن غلافه الجوي.

من بين أكثر من 3000 كواكب معروفة ، من الصعب التوقفاختيارك على عدة منهم. يبدو أن الكواكب الخارجية الصلبة الصغيرة في المنطقة المأهولة هي أفضل المرشحين ، لكن الفلكيين يميزون الآخرين الذين وسعوا فهمنا لتشكيل وتطوير عوالم أخرى.

أول يبتلع

51 Pegasi b. كما ذكرنا أعلاه ، كان هذا أول كوكب خارجي أثبت نجاعته يدور حول نجم من النوع الشمسي. بعد نصف كتلة المشتري ، يتم إزالته من مركز النظام بمسافة الزئبق. الكوكب قريب جدا من نورته التي ، على الأرجح ، جانب واحد منها في التقاط المد والجزر - فهو يواجه النجمة باستمرار.

HD 209458 b. كان هذا أول كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه في عام 1999 (تم وضع الصورة في المقالة) ، والتي مرت بنجمها (على الرغم من استخدام طريقة دوبلر) ، تليها اكتشافات أخرى. هذا هو الكوكب الأول خارج النظام الشمسي ، حيث تم تحديد معالم الغلاف الجوي ، بما في ذلك درجة الحرارة وغياب السحب.

عوالم جديرة بالملاحظة

55 Cancri e. هذا الكوكب الخارجي هو ما يسمى "الأرض الفائقة" التي تدور حول النجم ، ومشرقة بما فيه الكفاية بحيث يمكن رؤيتها بالعين المجردة. وهكذا ، يستطيع علماء الفلك دراسة النظام بمزيد من التفصيل أكثر من أي شيء آخر. "عامها" هو 17 ساعة و 41 دقيقة فقط (تم تأسيسه عندما شاهدت MOST النظام لمدة أسبوعين في 2011). يقترح المنظرون أن الـ55 Cancri يمكن أن تكون غنية بالكربون ولها جوهر الألماس.

HD 80606 b. هذا الكوكب الخارجي هو حامل الرقم القياسي (في وقت اكتشافه في عام 2001) بسبب الانحراف في مداره. من المرجح أن مسار حركته ، على غرار مدار مذنب هالي ، قد يرتبط بتأثير نجم آخر. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مثل هذا المدار المتطرف هو سبب التقلبية المتطرفة لبيئة الكوكب.

WASP-33B. تم افتتاحه في عام 2011 وهو يحتوي على نوع من طبقة واقية من الشمس - الستراتوسفير - الذي يمتص بعض الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية للنجمة الأم. الكوكب لا يتحرك فقط في المدار في الاتجاه المعاكس ، بل يتسبب أيضًا في حدوث تذبذبات في ضوء القمر الذي يسجله الساتل MOST.

توأمان من الأرض

كبلر-442b. هذا الكوكب الخارجي هو ، كما يقولون ، "توأم الأرض". مع حجمها ونظام الكتلة ودرجة الحرارة ، هو أشبه كوكبنا. فتح 6 يناير 2015 ، هو في كوكبة ليرة على مسافة 1.120 سنة ضوئية. درجة الحرارة على سطح هذا الكوكب الخارجي الصخري هو -40 درجة مئوية. وكتلته تبلغ 2.34 مرة كتلة الأرض ، والجاذبية أكبر بنسبة 30٪. يقع الكوكب خارج المنطقة حيث يكون التقاط المد والجزر نشطًا. في العمل الذي نُشر عام 2015 ، تم اختيارها ، مع Kepler-186f و 62f ، كأفضل مرشح للكواكب ذات الكثافة السكانية المحتملة (انظر الصورة).

Exoplanet Kepler-78b. تدور حول نجم كبلر -78. بالنسبة إلى وقت الافتتاح في عام 2013 ، يشبه الكوكب أكثر الأرض من حيث الكتلة ، ونصف القطر ومتوسط ​​الكثافة. ولم يعثر على عبورها فقط على خلفية النجم ، بل وجد أيضاً الكسوف والضوء المنعكس المطابق للمراحل المدارية. تدوم "سنة" الكواكب خارج المجموعة الشمسية 8.5 ساعة فقط ، حيث إنها أقرب أربعين مرة من النجم من المسافة التي تفصلها عن الزئبق إلى الشمس.