إن العثور على كواكب مأهولة أمر معقد للغاية

تم بالفعل اكتشاف أكثر من ألف كوكب خارجي ، تم العثور على 31 منها فقط



قابلة للعيش: ولكن لا يجب أن تتملق نفسك بهذا المبلغ - قد يتضح أنه على الرغم من أن هذه الكواكب في "منطقة صالحة للسكن" ، فإن الظروف الحقيقية عليها ، كما هو الحال في كوكب الزهرة ، يمكن أن لتختلف عن التقديرات ، وتستبعد الحياة مثل حياتنا عليها. والسبب في ذلك هو استحالة المراقبة المباشرة للكواكب الموجودة في "المنطقة الصالحة للسكن" ، مما يعني عدم وجود بيانات موثوقة حول أهم المعايير - البياض للكوكب ، وتكوين غلافه الجوي. وبدون هذه المعايير ، تكون تقديرات درجة الحرارة على سطح الكوكب الخارجي صعبة للغاية.

ولكن لنبدأ بالسؤال ، لماذا درجة حرارة السطح مهمة للغاية؟ من أجل أصل ووجود حياة مماثلة للأرضية ، يلزم وجود الماء السائل. لذلك ، يجب إدراج الكواكب التي يمكن أن توجد عليها الحياة في ما يسمى "المنطقة الصالحة للسكن" ، أو بطريقة أخرى ، "منطقة المعتدل" هي مجموعة من المدارات التي يجب أن تتقلب فيها درجة الحرارة على سطح الكوكب في نطاق 0-100 درجة مئوية. من الواضح أنه بالنسبة للنجوم الصغيرة ، تكون هذه المنطقة أقرب إلى النجم ، وبالنسبة للنجوم الأكبر فهي أبعد:


مقارنة المناطق المأهولة بالشمس (قزم أصفر) و Gliese 581 (قزم أحمر)

بطبيعة الحال ، يمكن أن تنشأ الحياة من نجوم الطبقات الأخرى ، ولكن لن يكون لها مصير يحسد عليه - بالنسبة للفئة النجمية A ، سيكون متوسط ​​العمر المتوقع للنجم أقل من 500 مليون سنة ، وليس هناك حاجة للحديث عن أي تطور وتطور للحياة إلى أشكال معقدة.

تعتبر أصغر فئة من النجوم M (الأقزام البنية) ، على الرغم من أن عمرها يصل إلى عشرات المليارات من السنين ، تعتبر مرشحة سيئة لأن الكوكب يجب أن يكون قريبًا جدًا من النجم للحصول على طاقة كافية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى قوى المد والجزر التي تتسبب في دوران الكوكب طوال الوقت مع تحول جانب واحد إلى النجم (مثل تحول القمر الخاص بنا جانبًا واحدًا إلى الأرض) ، وهذا يعني يومًا أبديًا على جانب واحد ، وليلة أبدية على الجانب الآخر. أيضا ، سيحتاج هذا الكوكب إلى جو كثيف للغاية من أجل حماية الحياة على سطحه من إشعاع النجوم. يعتبر احتمال الوجود المتزامن لكل من هذه الشروط منخفضًا جدًا.


فئات النجوم - يتم البحث عنها بشكل مناسب لكواكب الحياة بشكل أساسي عن نجوم الفئات K (الأقزام الحمراء) و G (مثل شمسنا)

وهكذا ، مع أين وما الذي نبحث عنه ، قررنا ، يبقى الآن تحديد - مدى صعوبة العثور على ما نحتاج إليه. بدون بيانات دقيقة عن البياض ، وعن تكوين الغلاف الجوي للكوكب (سواء كان موجودًا على الإطلاق ، هل هناك تأثير دفيئة - وما هو تأثيره على الكوكب) ، فلن نتمكن من تحديد درجة الحرارة على سطحه بدقة. لذلك نحن بحاجة لرؤية الكوكب بأدواتنا.

تم التقاط أول كوكب خارجي بواسطة التلسكوب الأرضي الذي يبلغ طوله 8 أمتار من مرصد الجوزاء في 14 سبتمبر 2008 - وهذا هو 1RXS J160929.1-210524 ب. لم يكن هذا الكوكب من وجهة نظرنا - تتجاوز كتلته كوكب المشتري بمقدار 8 مرات (الأرض - حتى 2500 مرة) ، ودرجة الحرارة على السطح 1400 درجة مئوية. في هذه الحالة ، تحتوي الكواكب على جميع الأجسام التي لا يمكنها دعم التفاعلات النووية الحرارية داخل نواتها (هذه هي 12.5 كتلة المشتري على الأقل).


النجم 1RXS J160929.1-210524 وكوكب في مداره. على عكس جميع الصور المذهلة السابقة للكواكب بالقرب من النجوم النيوترونية وأنظمة النجوم الثنائية أو الثلاثية الموقعة كـ "ظهور كوكب خارج المجموعة الشمسية من وجهة نظر الفنان" ، تعد هذه الشهادة ذات المظهر البسيط خطوة ضخمة في مجال أبحاث الكواكب الخارجية.

يقع هذا النجم على بعد 470 سنة ضوئية منا وله كتلة أقل بقليل من كتلة الشمس. تبلغ المسافة بين النجم والكوكب حوالي 330 AU. بالطبع ، لم يكن هذا هو الحد من القياس لهذا التلسكوب ، كان من الأسهل العثور على مثل هذا الكوكب ، الذي لم يبرد بعد تكوينه ، وينبعث عن نفسه الكثير من الضوء.

تم اتخاذ الخطوة التالية بالفعل في 13 يناير 2010 - باستخدام التلسكوب الكبير جدًا ، تم الحصول على طيف الإشعاع للكوكب الخارجي HR 8799 c. الكوكب عند 38 AU من نجمه ، و 130 سنة ضوئية منا. درجة حرارة السطح حوالي 800 درجة مئوية. وفقًا لنتائج قياس الطيف ، تم اكتشاف غاز الميثان في الغلاف الجوي ، بالإضافة إلى مادتين إضافيتين: الأمونيا / الأسيتيلين وثاني أكسيد الكربون / حمض الهيدروسيانيك ، اعتمادًا على تفسير النتائج.


الخط الأزرق الداكن هو طيف انبعاث الكوكب HR 8799 c ، المنطقة الزرقاء الفاتحة هي نطاق الأخطاء المحتملة (يرجع ذلك إلى حقيقة أن طيف الكوكب يجب "فصله" عن طيف نجم أكثر إشراقًا)

كما ترون ، فإن هذه الكواكب تقريبًا "يتم تسخينها" وهذا ليس مصادفة. جعلت البصريات التكيفية وتطوير الإلكترونيات من الممكن تحقيق نجاح كبير مع التلسكوبات الأرضية - تم القضاء عمليًا على تأثير الاضطرابات الجوية ، ولم يبق سوى "ضبابية" صغيرة من الصورة.


صورة تلسكوب العمل في مرصد كيك ، شعاع الليزر لنظام البصريات التكيفية العاملة مرئي بوضوح ، والنجوم الضبابية في الصورة هي نتيجة التعرض الطويل للصورة ، والتي كانت مطلوبة من أجل التقاط شعاع الليزر.

لكن هابل البالغ من العمر 2.4 متر ، والذي بلغ 25 عامًا هذا العام ، لم يعد بإمكانه التنافس مع عمالقة الأرض ، حيث وصل إلى 10.5 متر. وكما تعلمون ، لا ينقل الغلاف الجوي عمليًا أشعة تحت الحمراء ، وحتى في مرصد عالي الارتفاع مثل مرصد Keka في هاواي (4145 م) ، يسمح لك باستخدام الحد الأقصى من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء القريبة. لذا فهم غير قادرين على الحصول على صور مباشرة لكواكب ذات درجة حرارة حوالي 300 كلفن (مثلنا) - معظم إشعاعها يقع في المنطقة تحت الحمراء البعيدة ، والجزء المرئي هو بعض الفتات.

سيكون لتلسكوب جيمس ويب الفضائي المستقبلي مرآة أكبر بمرتين 2.7 مرة من هابل ، مما يعني أن المنطقة التي يمكن أن ترى فيها الكواكب الخارجية ستتوسع بنفس المقدار. سيكون قادرًا على رؤية نفس الأشياء الضعيفة مثل التلسكوبات الأرضية ، والأهم من ذلك - "رؤية" الكواكب التي تنبعث في الأشعة تحت الحمراء. سيعطي هذا خطوة كبيرة في البحث عن الكواكب الخارجية المناسبة للحياة. إن إمكانية الحصول على طيف الانبعاث لهذه الكواكب ستعطينا الفرصة للانتقال من "تقديرات" درجات الحرارة إلى قياسها الدقيق. وهذا هو العامل الرئيسي الذي يتم من خلاله البحث عن الكواكب المناسبة.


أكبر التلسكوبات الموجودة والمصممة بتواريخ تشغيلها. صورت التلسكوبات لأول مرة كوكبًا خارجيًا (الجوزاء الشمالي والجنوبي) في المنتصف فوق الآخر (الأزرق والأخضر). فيما يلي أدناه التلسكوبات التي قدمت التحليل الطيفي الأول (تلسكوب كبير جدًا). التلسكوبات المستقبلية: الفضاء جيمس ويب من الأسفل إلى الأعلى ، من الأرض إلى الأسفل: منظار عملاق ماجلان ، تلسكوب أوروبي كبير للغاية ، تلسكوب بطول ثلاثين مترًا. والشخص المصغر هو أسفل اليمين.

phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog كتالوج الكواكب الخارجية المناسبة للحياة
www.gemini.edu/sunstarplanet الصورة الأولى لكوكب خارجي
التحليل الطيفي المكاني للكوكب الخارجي HR 8799 ج. M. Janson، C. Bergfors، M. Goto، W. Brandner، D. Lafreniere مقال عن التحليل الطيفي الأول للكواكب الخارجية

Source: https://habr.com/ru/post/ar384847/