لقد كان وقتًا مثيرًا في مجال دراسات الكواكب الخارجية مؤخرًا! في الصيف الماضي ، أعلن باحثون من المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) عن اكتشاف كوكب شبيه بالأرض (Proxima b) يقع في نظام النجوم الأقرب إلى كوكبنا. وقبل ستة أشهر فقط ، أعلن فريق دولي من علماء الفلك عن اكتشاف سبعة كواكب صخرية تدور حول النجم القريب TRAPPIST-1.
ولكن في ما يمكن أن يكون الاكتشاف الأكثر تشجيعًا لأولئك الذين يأملون في العثور على كوكب صالح للسكن خارج الأرض ، أعلن فريق دولي من علماء الفلك للتو عن اكتشاف أربعة مرشحين للكواكب الخارجية في نظام تاو سيتي. بصرف النظر عن كونها قريبة من النظام الشمسي - على بعد 12 سنة ضوئية فقط - فإن هذا الاكتشاف مشجع أيضًا لأن مرشحي الكوكب يدورون حول نجم يشبه إلى حد كبير نجمنا!
الدراسة التي تفصل هذه النتائج - "اختلاف اللون يحدث فرقًا: أربعة مرشحين للكواكب حول تاو سيتي" - ظهرت مؤخرًا عبر الإنترنت وتم قبولها للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية. بقيادة فريق من الباحثين من مركز أبحاث الفيزياء الفلكية (CAR) في جامعة هيرتفوردشاير ، قام الفريق بتحليل تاو سيتي باستخدام نموذج القضاء على الضوضاء لتحديد وجود أربعة كواكب تشبه الأرض.
تم تحقيق هذا الاكتشاف بفضل التحسينات المستمرة في الأجهزة والملاحظة وتبادل البيانات ، والتي تسمح بإجراء مسوحات لحساسية متزايدة باستمرار. كما قال ستيفن فوجت ، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة كاليفورنيا في سانتا كروز والمؤلف المشارك في البحث ، في بيان صحفي أصدرته جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا:
"نحن الآن نتجاوز عتبة ، حيث من خلال النمذجة المعقدة للغاية لمجموعات البيانات المجمعة الكبيرة من مراقبين مستقلين متعددين ، يمكننا فصل الضوضاء بسبب النشاط السطحي النجم من الإشارات الصغيرة جدًا التي تولدها القاطرات الجاذبية من الكواكب التي تدور حول الأرض . "
هذا هو الأحدث في سلسلة طويلة من الاستطلاعات التي أجريت على تاو سيتي ، والتي كانت محل اهتمام علماء الفلك منذ عقود. بحلول عام 1988 ، تم إجراء العديد من قياسات السرعة الشعاعية للنظام النجمي الذي استبعد إمكانية وجود كواكب ضخمة على مسافات تشبه المشتري. في عام 2012 ، قدم علماء الفلك من جامعة كاليفورنيا سانتا بارابارا دراسة أشارت إلى أن تاو سيتي قد يدور حول خمسة كواكب خارج المجموعة الشمسية ، اثنان منها داخل منطقة النجم الصالحة للسكن.
تضمن الفريق وراء هذه الدراسة العديد من الأعضاء الذين أنتجوا هذه الدراسة الأخيرة. في ذلك الوقت ، كان المؤلف الرئيسي Mikko Tuomi (جامعة هيرتفوردشاير ، أحد المؤلفين المشاركين في أحدثها) يقود جهودًا لتطوير تقنيات تحليل بيانات أفضل ، واستخدم هذا النجم كحالة مرجعية. كما أوضحت تومي ، فإن هذه الجهود سمحت لهم باستبعاد اثنتين من الإشارات التي تم تحديدها سابقًا على أنها كواكب:
"توصلنا إلى طريقة بارعة لمعرفة الفرق بين الإشارات التي تسببها الكواكب والإشارات الناتجة عن نشاط النجوم. أدركنا أنه يمكننا أن نرى كيف اختلف نشاط النجم عند أطوال موجية مختلفة واستخدام تلك المعلومات لفصل هذا النشاط عن إشارات الكواكب ".
من أجل هذه الدراسة الأخيرة - التي قادها فابو فينج ، عضو CAR - اعتمد الفريق على البيانات المقدمة من مطياف السرعة العالية للكوكب الشعاعي (HARPS) في مرصد لا سيلا في تشيلي ، و أداة مطياف Echelle عالية الدقة (HIRES) في مرصد WM Keck في مونا كيا ، هاواي.
من هذا ، تمكنوا من إنشاء نموذج يزيل "الضوضاء المعتمدة على الطول الموجي" من قياسات السرعة الشعاعية. بعد تطبيق هذا النموذج على المسوحات التي أجريت على tau Ceti ، تمكنوا من الحصول على قياسات حساسة بما يكفي للكشف عن الاختلافات في حركة النجم الصغيرة التي تصل إلى 30 سم في الثانية. في النهاية ، استنتجوا أن تاو Ceti لديها نظام لا يزيد عن أربعة كواكب خارجية.
كما أشار تومي ، بعد عدة مسوحات ومحاولات للتخلص من الضوضاء الدخيلة ، قد يكون لدى الفلكيين أخيرًا صورة واضحة عن عدد الكواكب في تاو سيتي ، وأي نوع. وقال "بغض النظر عن كيفية النظر إلى النجم ، يبدو أن هناك على الأقل أربعة كواكب صخرية تدور حوله". "نحن نتعلم ببطء لمعرفة الفرق بين التذبذبات التي تسببها الكواكب وتلك التي يسببها السطح النشط النجم. وقد مكننا هذا من التحقق بشكل أساسي من وجود الكواكب الخارجية التي يحتمل أن تكون صالحة للسكن في النظام ".
ويقدرون أيضًا من قياساتهم الدقيقة أن هذه الكواكب لها كتل تتراوح من أربع كتل أرضية (المعروفة أيضًا باسم "الأرض الفائقة") إلى كتل كتلة منخفضة تصل إلى 1.7 ، مما يجعلها من أصغر الكواكب التي تم اكتشافها على الإطلاق حول نجم قريب يشبه الشمس. . لكن الأمر الأكثر إثارة هو أن اثنين من هذه الكواكب (تاو سيتي إي و و) يقعان داخل منطقة النجم الصالحة للسكن.
والسبب في ذلك هو أن تاو سيتي هو نجم من نوع G (قزم أصفر) ، مما يجعله مشابهًا لشمسنا - حوالي 0.78 مرة كتلة ونصف مشرقة. في المقابل ، اكتشف العديد من الكواكب الخارجية مؤخرًا - مثل Proxima b والكواكب السبعة لـ TRAPPIST-1 - جميع النجوم من نوع M (قزم أحمر) في المدار. بالمقارنة مع شمسنا ، هذه النجوم متغيرة وغير مستقرة ، مما يزيد من فرصها في تجريد أجواء كواكبها.
بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن الأقزام الحمراء أكثر خفوتًا بكثير من شمسنا ، فإن الكوكب الصخري يجب أن يدور بالقرب منه بشدة ليكون داخل مناطقهم الصالحة للسكن. في هذا النوع من المسافة ، من المرجح أن يكون الكوكب مغلقًا بشكل مرتب ، مما يعني أن جانبًا واحدًا سيواجه باستمرار الشمس. وهذا أيضًا يجعل احتمالات الحياة الناشئة على أي كوكب من هذا القبيل ضئيلة جدًا.
وبسبب هذا ، يتطلع الفلكيون إلى العثور على المزيد من الكواكب الخارجية حول النجوم الأقرب في الحجم والكتلة واللمعان عن أنفسنا. ولكن قبل أن يصبح أي شخص متحمسًا للغاية ، من المهم ملاحظة أن هذه العوالم هي Super-Earths - مع كتلة تصل إلى أربعة أضعاف كتلة الأرض. هذا يعني أنه (اعتمادًا على كثافتها أيضًا) فإن أي حياة قد تظهر على هذه الكواكب ستكون عرضة لزيادة الجاذبية بشكل كبير.
بالإضافة إلى ذلك ، يحيط بالنجم قرص حطام ضخم ، مما يعني أن هذه الكواكب الخارجية ربما تتعرض لقصف مكثف من قبل الكويكبات والمذنبات. هذا لا يبشر بالخير بالنسبة للحياة المحتملة على هذه الكواكب! ومع ذلك ، فإن هذه الدراسة مشجعة للغاية ، ولعدة أسباب. بالإضافة إلى العثور على أدلة قوية على الكواكب الخارجية حول نجم يشبه الشمس ، فإن القياسات التي أدت إلى اكتشافها هي الأكثر حساسية حتى الآن.
بمعدل تحسن أساليبهم ، يجب على الباحثين الوصول إلى حد 10 سنتيمتر في الثانية في أي وقت من الأوقات على الإطلاق. هذا هو مستوى الحساسية المطلوبة للكشف عن نظائر الأرض - الملقب. الحلقة النحاسية للصيادين من الكواكب الخارجية. كما أشار فنغ:
"إن اكتشافنا لمثل هذه التذبذبات الضعيفة هو علامة بارزة في البحث عن نظائر الأرض وفهم قابلية الحياة على الأرض من خلال المقارنة مع هذه النظائر. لقد أدخلنا طرقًا جديدة لإزالة الضجيج في البيانات من أجل الكشف عن إشارات الكواكب الضعيفة ".
فكر بالأمر! في أي وقت من الأوقات على الإطلاق ، يمكن أن يجد صيادو الكواكب الخارجية عددًا كبيرًا من الكواكب التي ليست قريبة جدًا من حيث الحجم والكتلة من الأرض فحسب ، بل تدور أيضًا داخل مناطق نجومهم الصالحة للسكن. عند هذه النقطة ، من المؤكد أن يتخلص العلماء من المصطلحات الغامضة بالتأكيد مثل "من المحتمل أن تكون صالحة للسكن" و "تشبه الأرض" ويبدأون في استخدام مصطلحات مثل "الأرض التناظرية" بثقة. لا مزيد من الغموض ، مجرد الاقتناع الراسخ بأن الأرض ليست فريدة من نوعها!
مع وجود ما يقدر بنحو 100 مليار كوكب في مجرتنا وحدها ، فمن المؤكد أننا سنجد العديد من الأرض هنا. يمكن للمرء أن يأمل فقط أن تكون قد أدت إلى حياة معقدة مثل حياتنا ، وأنهم في مزاج للدردشة!
