صورة للأرض تلتقطها كاميرا DSCOVR-EPIC ، وتتحلل أيضًا إلى دقة 3 × 3 بكسل - في هذا النموذج تقريبًا ، سيرى باحثو المستقبل كواكب خارجيةعلى مدار العقد الماضي ، وبفضل
مهمة Kepler ، نمت معرفتنا بشأن كواكب أنظمة النجوم الأخرى بشكل كبير. من عدد قليل من العوالم - معظمها ضخمة ، مع مدارات داخلية سريعة تدور حول نجوم ذات كتلة صغيرة - إلى آلاف الكواكب ذات الأحجام المختلفة تمامًا. نحن نعلم الآن أن عوالم حجم الأرض وأكبر قليلاً شائعة للغاية. ستتمكن مراصد الجيل التالي ، التي ستظهر في الفضاء (على سبيل المثال ،
تليسكوب جيمس ويب ) وعلى الأرض (
GMT و
ELT ) ، من تصوير أقرب أقرب عالم من العالمين مباشرةً. كيف سيبدو؟ هذا ما يسأله قارئنا:
ما نوع القرار الذي يمكن توقعه من هذه الصور؟ وهناك عدد قليل من بكسل ، أو أي تفاصيل مرئية؟
الصور نفسها لن تكون مؤثرة جدا. ومع ذلك ، يمكننا أن نتعلم منهم كل ما يمكنك أن تحلم به (ضمن حدود معقولة).
Proxima B في مدار حول Proxima Centauri ، كما قدمها الفنان. بمساعدة التلسكوبات المستقبلية التي يبلغ طولها 30 مترًا ، يمكننا رؤيتها مباشرةً ، ولكن ليس بشكل جميل كما في الصورة.بادئ ذي بدء ، دعونا نتعامل مع الأخبار السيئة. أقرب نظام للنجوم هو
Alpha Centauri ، فهو يقع على بعد 4 سنوات ضوئية منا. يتكون من ثلاث نجوم:
- ألفا سنتوري A ، نجم فئة G ، مثل الشمس ؛
- ألفا سنتوري ب ، نجمة أبرد وأقل كثافة من الدرجة K ، تدور حول ألفا سنتوري أ في مدار يشبه مدارات عمالقة الغاز لدينا ؛
- Proxima Centauri ، نجم أبرد بكثير وأقل هكتارًا من فئة M ولديه كوكب واحد على الأقل بحجم الأرض.
يمكن أن يكون هناك الكثير من الكواكب حول نظام النجوم الثلاثية ، لكنها ستكون صغيرة ، وستكون المسافة بينها وبين النجوم ضخمة.
نظام بصري جديد بخمسة مرايا ELT. قبل الدخول في الأدوات العلمية ، ينعكس الضوء من مرآة رئيسية مجزأة 39 متر مقعرة (M1) ، ومن ثم تنعكس من اثنين من المرايا اللاحقة التي يبلغ طولها 4 أمتار ، محدبة M2 و concave M3. تشكل المرايا الأخيرتان ، M4 و M5 ، نظامًا ضوئيًا متكيفًا ، مما يجعل من الممكن الحصول على صور حادة للغاية على المستوى البؤري الأخير. ستكون القوة الضوئية والدقة الزاوية 0.005 "لهذا التلسكوب أفضل من أي تاريخ آخر في التاريخ.يبلغ قطر التلسكوب الأكبر الذي يتم بناؤه ، ELT ، 39 مترًا ، مما يعني الدقة القصوى للزاوية البالغة 0.005 ثانية ؛ 60 ثانية قوسية دقيقة 1 دقيقة و 60 دقيقة قوسية 1 درجة. إذا وضعت كوكبًا بحجم الأرض بجوار Proxima Centauri ، أقرب نجم إلى شمسنا ، يقع في 4.24 سنة ضوئية ، سيكون قطره الزاوي 67 ثانية ميكروية (μas) ، مما يعني أنه حتى مع أفضل تلسكوب لدينا قيد الإنشاء ، ستكون الدقة 74 مرة أسوأ من اللازم لعرض كوكب بحجم الأرض.
كل ما يمكن أن نأمله هو البيكسلات المشبعة الوحيدة التي يخترق ضوءها البيكسلات المجاورة المحيطة به ، وهو موجود على أكثر الكاميرات تقدمًا بدقة قصوى. بصريا ، ستكون هذه خيبة أمل كبيرة لكل من يأمل في الحصول على منظر جميل مثل ما هو موجود في الرسوم التوضيحية من ناسا.
كوكب خارج المجموعة الشمسية كبلر -186 ، والتي ربما تشبه خصائصها الأرض ، من وجهة نظر الفنان. ومع ذلك ، فإن هذه الرسوم التوضيحية مضاربة ، ولن توفر لنا البيانات المستقبلية أنواعًا مماثلة لتلك.ومع ذلك ، فإن الأخبار السيئة تنتهي هنا. باستخدام
coronograph ، يمكننا حجب الضوء من النجم الأصل ومراقبة الضوء مباشرة من الكوكب نفسه. بالطبع ، نحصل على الضوء لكل بكسل ، لكنه لن يكون ثابتًا ولا يتغير. يمكننا تتبع الضوء بثلاث طرق مختلفة:
- بألوان مختلفة ، ضوئيًا ، نتعلم من خلالها الخصائص البصرية العامة لأي صورة للكوكب.
- من الناحية الطيفية ، مما سيسمح لنا بتقسيم الضوء إلى أطوال موجية مختلفة والبحث عن علامات على وجود جزيئات وذرات معينة على السطح وفي الغلاف الجوي.
- عند قياس التغيرات بين النقطتين السابقتين مع دوران الكوكب حول المحور وفي المدار ، نحصل على خصائص مؤقتة.
من خلال وحدة بكسل واحدة خفيفة ، يمكننا تحديد عدد كبير من الخصائص لأي عالم تمت دراسته. وهنا بعض منهم.
كوكب خارج المجموعة الشمسية مع القمر يدور حولهمن خلال قياس انعكاس الكوكب للضوء أثناء حركته المدارية ، نحصل على معلومات حول العديد من الظواهر ، نلاحظ بعضها على الأرض. إذا كانت نصفي الكرة الأرضية المختلفين لهما
ألبيدو مختلف (انعكاسية) والعالم يدور بأي شكل من الأشكال ، إلا إذا كان متصلاً بشكل مداري بنجمة بنسبة 1: 1 ، يمكننا أن نرى إشارة دورية تظهر عندما يتحول الكوكب إلى نجمه على الجانب الآخر.
في عالم به قارات ومحيطات ، سترتفع الإشارة وتهبط على ترددات مختلفة ، تقابل تلك الأجزاء التي ستعكس الضوء المباشر باتجاه التلسكوبات الخاصة بنا.
تم بالفعل اكتشاف مئات من مرشحي الكوكب في البيانات التي تم جمعها وإصدارها بواسطة تلسكوب الفضاء TESS ، المصمم لفتح الكواكب الخارجية بواسطة طريقة النقل. تظهر الصورة الثلاثة الأكثر إثارة للاهتمام ، وسيظهر الكثير منهم خلفهم.وإذا كانت هناك غيوم وظواهر جوية على الكوكب تسد وتعكس الضوء؟ بعد ذلك سوف يسمح لنا الطقس المتغير باستخراج هذه الإشارة عندما نلاحظ كيف يتغير الغطاء السحابي بمرور الوقت ، مما يؤدي إلى زيادة تأثيره على التأثيرات الأخرى. سيكون للسحب أيضًا ميزات جزيئية معينة توضح ما إذا كانت تتكون من حمض الكبريتيك أو قطرات الماء أو الميثان أو مواد متطايرة أخرى.
بفضل قدرات المراقبة المباشرة ، سنكون قادرين على قياس التغيرات المناخية بشكل مباشر على كوكب خارج نظامنا الشمسي.
صور مركبة من "الكرة الزرقاء" للفترة 2001-2002 ، التي أنشأتها MODIS الطيفي.سيكون اكتشاف الحياة أكثر صعوبة ، ولكن إذا كان هناك كوكب خارج المجموعة الشمسية توجد فيه حياة تشبه الحياة الأرضية ، فسنرى بعض التغييرات الموسمية المحددة عليه. إن دوران الأرض حول محورها يعني أنه في فصل الشتاء ، عندما يتحول نصف الكرة الغربي من الشمس ، تزداد القمم القطبية ، ويزداد انعكاس القارات المغطاة بالثلوج إلى خطوط العرض المنخفضة ، ويصبح العالم أقل خضرة.
في الصيف ، على العكس ، ينظر نصف الكرة الغربي إلى الشمس. القبعات القطبية آخذة في التناقص ، والقارات تكتسب لونًا أخضر يسيطر على الحياة النباتية لكوكبنا. سوف تؤثر التغييرات الموسمية المماثلة على ضوء أي كوكب خارج المجموعة الشمسية الذي نقوم بتصويره ، مما سيتيح لنا الحكم ليس فقط على التغييرات الموسمية ، ولكن أيضًا على التغييرات في المئة في توزيع الألوان والانعكاس.
في هذه اللقطة Titan ، يظهر ضباب الميثان والجو كأزرق شفاف ، وتكون ميزات السطح مرئية. لإنشاء الصورة ، تم استخدام الصور في النطاقات فوق البنفسجية والبصرية والأشعة تحت الحمراء.يجب أن تظهر أيضًا خصائص الكواكب والمدارات. ما لم نلاحظ عبور الكوكب من وجهة نظرنا ، عندما يمر الكوكب تمامًا بيننا ونجمه ، فلن نعرف اتجاه مداره. أي أننا لا نتعرف على كتلتها ؛ سنعرف فقط مزيج من الكتلة وزاوية ميل المدار.
ولكن إذا قمنا بقياس التغيير في ضوءه بمرور الوقت ، فيمكننا حساب كيف يجب أن تبدو أطواره وكيف تتغير. يمكننا استخدام هذه المعلومات لتحديد ميلها الجماعي والمداري ، وكذلك وجود أو عدم وجود أقمار كبيرة. حتى من بكسل واحد ، بطرح التغييرات في الضوء فيما يتعلق بالألوان والغطاء السحابي والتناوب والتغيرات الموسمية ، يمكننا الحصول على كل هذه المعلومات.
تشبه مراحل كوكب الزهرة المرئية من الأرض مراحل الكواكب الخارجية التي تدور حول نجمها. إذا كان للجانب "الليلي" خصائص معينة في درجة الحرارة ، يكون تلسكوب James Webb حساسًا لها ، فيمكننا تحديد ما إذا كان يحتوي على جو ، وكذلك مكوناته.أخيرًا ، يجب أن تُظهر لنا المراقبة المباشرة والتحليل الطيفي مكونات الغلاف الجوي ، التي تحتوي عليها الجزيئات والذرات.
هذا مهم لعدة أسباب. نعم ، الأمل الكبير الواضح هو إيجاد جو غني بالأكسجين ، ربما حتى مع وجود جزيء نيتروجين خامل ولكنه واسع الانتشار ، مما يعطي جوًا أرضيًا حقًا. لكن يمكننا أن نذهب أبعد من ذلك بالبحث عن الماء. يمكن البحث عن علامات أخرى للحياة المحتملة ، مثل الميثان وثاني أكسيد الكربون. من النتائج الأخرى المثيرة للاهتمام التي يتم الاستهانة بها اليوم هي القدرة على فحص الأرض الفائقة مباشرة. التي لديها أغلفة عملاقة من الهيدروجين والهيليوم ، والتي لا؟
تصنيف الكواكب صخري ، يشبه نبتون ، يشبه كوكب المشتري ، نجم. الحدود الفاصلة بين الكواكب الشبيهة بالأرض والشبه بنبتون غير واضحة.إذا كنا نريد حقًا رؤية التفاصيل الموجودة على كوكب خارج نظامنا الشمسي ، فسنحتاج إلى تلسكوب أكبر بمئات المرات من أكبر من المخطط له: قطره عدة كيلومترات. وحتى ذلك اليوم ، يمكننا الانتظار للحصول على معلومات حول العديد من الأشياء المهمة المتعلقة بأقرب عوالم تشبه الأرض في مجرتنا. تيس تجد بالفعل كواكب جديدة. اكتمل James Webb وينتظر أن يتم إطلاقه في عام 2021. هناك ثلاثة مناظير طولها 30 متراً قيد الإنشاء ، وسيبدأ أول التلسكوبات (GMT) في عام 2024 ، وأكبرها (ELT) - لرؤية الضوء الأول في عام 2025. سنكون على اتصال مباشر (بصري أو بالأشعة تحت الحمراء) ) بيانات عن العوالم ، حجم الأرض أو أكبر قليلاً ، تقع خارج نظامنا الشمسي.
قد تبدو البكسل الواحد غير ذات أهمية ، ولكن فكر في مقدار ما يمكننا تعلمه - حول الفصول والطقس والقارات والمحيطات والقبعات القطبية وحتى الحياة - وستندهش.
يمكنك العثور على المزيد من المقالات حول موضوع العلوم الشائعة على موقع Golovanov.net. انظر أيضًا: لماذا لا نشعر كيف تطير الأرض عبر الفضاء؟ كيف تدحض الطبيعة الرياضيات ؛ حجج جديدة للكوكب التاسع ؛ كيف تصبح البدو الرقمي ؛ البيانات الأكثر إثارة للجدل التي أدلى بها والد الحمض النووي. وغيرها من المواد ، بما في ذلك اسأل سلسلة إيثان .
المشروع موجود فقط بفضل دعم القراء (البطاقات المصرفية ، Yandex.Money ، WebMoney ، Bitcoins ، وما إلى ذلك). شكرا لكل من قدم الدعم بالفعل!
يمكنك الآن دعم المشروع من خلال خدمة الاشتراك التلقائي في Patreon !