, : , 1991- ? , — , , ?
على الرغم من عدد الكواكب الخارجية المفتوحة ، لا يمكن رؤية الغالبية العظمى منها حتى مع وجود أفضل تلسكوب موجود حاليًا. والسبب هو أن الكواكب هي أشياء خافتة بشكل لا يصدق - يمكن أن يكون الضوء الذي ينبعث منه أصغر بملايين المرات من الضوء القادم من نجمها. وإذا كانت الكواكب ضخمة وقريبة من نجومها (ما يسمى "المشتري الساخن") ، فإن الإشعاع منها لا يزال أصغر آلاف المرات. ولكن في نفس الوقت ، يكاد يكون من المستحيل رؤيتها ، نظرًا لحقيقة أن القرار الزاوي المذهل مطلوب - على التلسكوبات الحديثة التي تندمج ببساطة مع نجومها.ولكن بطريقة ما وجدت؟ في الواقع ، هناك العديد من الطرق غير المباشرة التي تجعل من الممكن اكتشاف الكواكب الخارجية ، ومعظمها يعتمد على تسجيل تأثير الكوكب على نجومهم.
جدول اكتشاف الكوكب حسب السنة (تشير الألوان إلى نسبة الكواكب المفتوحة بالطرق). القفزة في عام 2014 هي تأثير معالجة البيانات من تلسكوب كيبلر الفضائي (الجزء الأخضر هو طريقة العبور التي استخدمها).تم نشر مقالة بأول اكتشاف مؤكد لكوكب خارجي في عام 1991 ، على الرغم من أن العديد من الاكتشافات التي لم يتم تأكيدها في ذلك الوقت تم إجراؤها قبل ذلك بثلاث سنوات. تم اكتشافه بواسطة النجم النابض (نجم نيوتروني له مجال مغناطيسي) وكان هناك أسباب لذلك:المراقبة النابضة للراديو النابض (طريقة النبض الدورية)
مفهوم النظام الكوكبي للنجم النابض PSR B1257 + 12إن اكتشاف النجوم النابضة نفسها قصة مثيرة للغاية ، ولكن في هذه الحالة نحن مهتمون بمراقبتها. لديهم تردد إشارة دقيق للغاية ، والذي ينخفض ببطء شديد بسبب الإشعاع المرتبط بدورتها. الكوكب الذي يدور حول نجم لا محالة يسبب تحولات طفيفة في نجمه ، وهذا بدوره هو تغيير دوري في تردد النجم النابض ، والذي لا يمكن تفسيره بأي أسباب أخرى. علاوة على ذلك ، ليست هناك حاجة بشكل أساسي حتى الهوائيات الاتجاهية - فهي كافية لالتقاط دقة وقوة الإشارة من هذا النجم النيوتروني بدقة. تمر الإشارة اللاسلكية جيدًا عبر الغلاف الجوي ، وتكفي المقاريب الراديوية الأرضية لإجراء هذه الدراسات.المزايا: لا تعتمد على المسافة إلى الراصد ، بل المعدات البسيطة (حسب معايير علم الفلك)العيوب: يسمح لكشف فقط تلك الكواكب التي تدور في المدارات الموازية للرصد (أو بالقرب منها) ؛ النجوم النيوترونية في العدد الإجمالي لها قليلة ، وهناك عدد أقل من النجوم النابضة بينها ، لذا فإن العدد الإجمالي للنجوم المكتشفة بهذه الطريقة صغير.طريقة دوبلر
طيف امتصاص الهيدروجين (الجزء الرئيسي لمعظم النجوم)— , , — , . , , . — ( ) ( ). , ,
.
— () , () «» . — , — **.
*: , .
: , ( ); / **.
التغيير في لمعان نجم Kepler-6 من المرور عبر قرصالكوكب الخارجي Kepler-6 b (المعطى بواسطة تلسكوب Kepler) ويستند إلى حقيقة أن الكوكب ، الذي يدور ، يمر بإغلاقه جزئيًا أمام نجمه. حجم الكوكب أصغر بكثير من نجومه - بالنسبة للأرض يبلغ هذا الرقم حوالي 10000 ، بالنسبة للكواكب الخارجية ، يمكن أن يختلف بترتيب من حجم لأعلى (بالنسبة للكواكب بحجم المشتري) ولأسفل (كواكب كبيرة من الأقزام البيضاء).في الوقت الحالي ، هي أكثر الكواكب "المثمرة" في عدد الكواكب المفتوحة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تلسكوب كيبلر الفضائي ، الذي عمل باستخدام هذه الطريقة.المزايا: يعتمد فقط على الحجم الظاهري - للنجوم الساطعة نطاق كشف كبير ؛ يسمح لك باكتشاف الكواكب التي لها فترات ثورة لعدة سنوات (يقتصر المبدأ فقط على فترة المراقبة - لتأكيد اكتشاف الكوكب ، من الضروري تسجيل مرور الكوكب عبر القرص النجمي مرتين على الأقل).العيوب: يسمح لكشف الكواكب التي تدور بالتوازي مع المراقب والمرور عبر القرص النجمي لنجمهم (الزاوية أصغر بكثير من طريقة دوبلر) ؛ له قيود على نسبة قطر النجم / قطر الكوكب **.الطريقة الفلكية
تأثير كوكب الغزل على نجمهمثل طريقة دوبلر ، تقوم على حركة نجم تحت تأثير كوكب يدور بالقرب منه. يتجاوز تلك التعقيدات السابقة ، لأنه يجب علينا تحديد إزاحة غير مهمة للنجم في السماء (غالبًا ما يقع مركز كتلة النظام الكوكبي "داخل" النجم نفسه) ، على الرغم من أن الإزاحة من دوران الأرض حول الشمس ، المستخدمة لقياس الاختلافات النجمية ، تسمح فقط بقياسات دقيقة للمسافات حتى النجوم داخل مجرتنا.المزايا: يسمح لك باكتشاف الكواكب البعيدة عن نجومها (كلما ابتعد الكوكب عن مركز الكتلة - كلما كان النجم بعيدًا عن هذا المركز ، فسوف "يتذبذب" بسعة أكبر ، على الرغم من أنه أبطأ بكثير) ؛ إلى جانب المراقبة المباشرة ، يسمح لك باكتشاف الكواكب التي تدور مداراتها بشكل متعامد مع المراقب. ***العيوب: تسمح لك باكتشاف الكواكب التي تدور في المدارات المتعامدة مع المراقب (أو بالقرب منها) ؛ النطاق محدود بالقدرة على اكتشاف الدوران الزاوي للنجم.طريقة الجاذبية الميكروية
تعتمد الطريقة على حقيقة أن الضوء ينحرف بسبب الجاذبية ، وإذا ظهر نجم آخر بنظام كوكبي على الطريق بيننا وبين بعض النجوم ، فإنه سيجمع ضوء نجم بعيد مثل عدسة ضخمة. في البداية ، تم اقتراح هذه الطريقة للبحث عن الثقوب السوداء - التي لا يمكن اكتشافها بالملاحظات المباشرة ، إذا لم تسقط كميات كبيرة من المادة على الثقب الأسود ، أو إذا لم يكن الثقب الأسود في المرحلة الأخيرة من التبخر (وهو طويل جدًا بالنسبة للثقوب السوداء التي تكونت نتيجة انهيار النجوم - يذهب مشروع القانون إلى عشرات المليارات من السنين). الآن يتم استخدام هذه الطريقة بشكل أساسي للبحث عن آثار المادة المظلمة ، ولكنها تتيح لك أيضًا اكتشاف الكواكب في وقت واحد.بهذه الطريقة تم اكتشاف أبعد كوكب خارجي معروف في الوقت الحالي - OGLE-2005-BLG-390L ، حيث تعني OGLE "تجربة بصرية على عدسة الجاذبية".المزايا: تسمح لك بفتح الكواكب في النجوم الضعيفة جدًا ، حتى الكواكب الفردية البعيدة عن النجوم.العيوب: مثل طريقة العبور ، تتطلب المحاذاة الدقيقة لثلاث أجسام في خط - نجم بعيد - نجم مع نظام كوكبي - الأرض ، ولهذا السبب لا يسمح باكتشاف عدد كبير من الكواكب.المراقبة
المباشرة صورة مباشرة للكوكب الخارجي HD95086 b ، تم التقاطها بواسطة تلسكوب أرضي مزود ببصريات تكيفية VLT
صورة للنظام الكوكبي HR 8799 ، تم التقاطها بواسطة تلسكوب Hale بطول 5.1 متر من مرصد بالومار ، على الرغم من أنها ليست واحدة من أكبرها في الوقت الحالي ، ولكنها تسمح لك بتقييم المشاكل المرتبطة بالاستكشاف الكوكبي المباشر - فهي بالكاد مرئية على خلفية الضوضاء من المادة يملأ النظام النجمي والضوضاء التي يصدرها الغلاف الجوي للأرض.الطريقة نفسها تتحدث عن نفسها. لتطبيقه ، يتم وضع قرص صغير في بؤرة التلسكوب ، يحجب النجم نفسه ، بينما تصبح الكواكب المحيطة بهذا النجم مرئية. إذا اتضح أنها جيدة بما يكفي لعزل الضوء القادم من الكوكب نفسه ، فعندئذٍ تنطبق على هذه المعرفة للضوء القادم من النجم نفسه (الذي يسقط على سطح هذا الكوكب) ، يمكن للمرء أن يحكم على جوهر هذا الكوكب. طرق أخرى تجعل من الممكن الحكم على تكوين الكوكب فقط بشكل غير مباشر ، من خلال كثافته ، ولها خطأ تنبؤي مرتفع.المزايا: من خلال اللمعان من الممكن تحديد نسبة البياض / مساحة السطح المضاء ، عن طريق التحليل الطيفي - تكوين الغلاف الجوي والسطح (لا تسمح الطرق الأخرى بقياس هذه المعلمات).: , ( «» ); ( ), , ( ).
كما يتبين من هذا الوصف ، لا توجد طريقة واحدة تجعل من الممكن الكشف عن أي كواكب في أي مدارات (باستثناء طريقة المراقبة المباشرة ، إذا كان لديك تلسكوب بحجم لا نهائي تقريبًا). كل طريقة تكمل الأخرى ، علاوة على ذلك - عادة ما يسمح استخدامها المشترك بتحديد مثل هذه المعلمات التي لا يمكن تحديد طريقة واحدة. لنفترض أن طرق العبور والدوبلر تسمح لنا بقياس مساحة وكتلة الكوكب ، على التوالي ، ووفقًا لهذه المعلمات - كثافة وجاذبية هذا الكوكب.
قائمة الكواكب التي يحتمل أن تكون مأهولة بالسكان من جامعة بورتوريكو في أريسيبو (جامعة بورتوريكو في أريسيبو)في الوقت الحالي ، يُعرف بالفعل عن الكوكب الحادي والثلاثين الموجود في المنطقة الصالحة للسكن ، وجميعها لها كتلة قريبة من الأرض ، أو أكثر. هذا يرجع فقط إلى النقص في تقنية لدينا - يمكن رؤية جسم ثقيل من مسافات أكبر من مسافة خفيفة. مع تحسن تقنيتنا ، سيبدأ اكتشاف الكواكب التي تشبه في حجمها الأرض ، أو أقل في أنظمة الكواكب الموجودة وفي النجوم القريبة ، التي لم تعثر على كواكبها بعد. في الوقت نفسه ، لن تتوقف الكواكب الثقيلة عن الاكتشاف - فقط منطقة اكتشافها ستتحرك أكثر.الآن يتم استخدام العديد من أكبر التلسكوبات للبحث عن الكواكب الخارجية (إلى جانب الدراسات العلمية الأخرى بالطبع) ، نظرًا للنمو المستمر في تعقيد البحث الفلكي ، يتم الآن استخدام العديد من التلسكوبات معًا ، مما يسمح لك بالاستفادة من التداخل - هذه هي مرصد كيك في هاواي ، كبير جدًا التلسكوب (VLT) في مرصد بارانال في تشيلي والمنظار الكبير (LBT) في أريزونا.أصبح تلسكوب كيبلر الفضائي أول تخصص متخصص لهذا الغرض ، وقد أثمر تخصصه - على مدى ثلاث سنوات من عمله ، سمح باكتشاف أكثر من ألف كوكب ، ولا يزال يتم استخدام بياناته لفتح الكواكب لأكثر من عامين. الآن قد يتشكل "فاصل" معين ، عندما تتم معالجة جميع بيانات كيبلر ، وسيتم إطلاق خليفته - "تيس" فقط في عام 2017 ولن يتم فتح عدد كبير من الكواكب الخارجية بواسطة التلسكوبات الموجودة.من المقرر تحقيق تقدم كبير في هذا المجال ، والعديد من المجالات الأخرى لعلم الفلك مع إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، المقرر في نهاية عام 2018. ليس المقصود فقط للبحث عن الكواكب الخارجية ، ولكن سيتم إطلاقه ليحل محل هابل - ومع ذلك ، ستكون قدراته كافية تمامًا للتقدم الكبير في البحث عن الكواكب الخارجية بشكل عام ، والكواكب مثل الأرض بشكل خاص.أكبر التلسكوبات المستقبلية - تلسكوب ماجلان العملاق (GMT) ، تلسكوب 30 مترًا (TMT) والتلسكوب الأوروبي الكبير للغاية (E-ELT) سيكون لديهم قدرات تتناسب مع جيمس ويب ، وسيتجاوزها E-ELT في كل شيء تقريبًا. سيتم بناء التلسكوبين الأخيرين بالقرب من مراصد Keck و VLT ، على التوالي ، وذلك بسبب الظروف المواتية للملاحظات ، والتي يصعب الحصول عليها في مكان آخر. ستسمح لك هذه التلسكوبات باكتشاف العديد من الكواكب الخارجية الجديدة ، ولكن الأهم من ذلك ، أن الشريط السفلي لاكتشافها سيتوسع ، مما سيسمح لك بالعثور على المزيد من الكواكب الأرضية ، والكواكب أصغر بكثير من الكواكب ، حتى اكتشاف الأقمار في الكواكب الخارجية.* يعتمد تقييم مزايا وعيوب الطرق على التعقيد الكلي للطريقة ، ويمكن "شحذ" المقاريب عالية التخصص لطريقة معينة ، ولن تكون قادرة على استخدام أي طرق أخرى على الإطلاق.** تم بالفعل حل الصعوبات الفنية في هذا الاتجاه عمليا ، وواجهنا "السقف النظري" لهذه الطرق - المشاكل تتعلق بحقيقة أن النجوم ليست كائنات ثابتة ، إنها نوع من "التنفس" ، على سبيل المثال ، شمسنا لديها 11- الدورة الصيفية ، وعدة فترات أكثر وأقل من ذلك ، والتي ليس لها مثل هذا الثبات. هذه التقلبات هي التي تتداخل مع القياسات - في مرحلة ما يصبح مستوى الإشارة / الضوضاء صغيرًا جدًا بحيث يصبح من المستحيل عزل تأثير دوران الكوكب باستخدام تلسكوب جيد بشكل تعسفي.*** , , 50%. — , .
wikipedia.org JPL NASA, .
- .