منتدى الخليج - طرق الكشف عن الكواكب الخارجية

طرق الكشف عن الكواكب الخارجية

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...lar_system.jpg
صورة للكواكب الخارجية، يَظهر فيها من الأعلى إلى الأسفل: نبتون - أورانوس - زحل - المشتري
(ملاحظة: مقاييس الأحجام غير واقعية).

اكتشاف كوكب خارج النظام الشمسي أمر في غاية الصعوبة مع الأساليب التقليدية للمراقبة. أولا، لأن الكواكب لا ترسل الضوء بنفسها ومن ثم يمكن رؤيتها
من خلال انعكاس بريق نجمها. وثانيا ، لأن هذه الكواكب تكون قريبة من نجمة ، تبعث الكثير من الضوء ، وسوف يغرق تماما السطوع الضئيل للكوكب .
وأخيرا ، لأن مشكلة الاضطرابات الجوية كالمعتاد سيجعل القياسات صعبة جدا على المقاريب الأرضية. لهذه الأسباب، فإن البحث عن الكواكب
الخارجية لم يبدأ فعليا إلا في نهاية القرن العشرين مع أدوات وأساليب جديدة لم يسبق لها مثيل من الدقة.

طريقة السرعة الشعاعية:
الطريقة التي عرفت أكثر نجاح في البحث عن الكواكب الخارجية هي طريقة السرعة الشعاعية،التي ترتكز على الاضطرابات التي يحدثها الكوكب على تحركات
نجمه.في الواقع ، كما يمارس النجم قوة الشد بالجاذبية على الكوكب ينتج هذا الأخير قوة مساوية ومعاكسة على النجم.وإذا وجدت القوة وجدت الحركة
.بطبيعة الحال ،النجم أكبر بكثير من الكوكب وتأثير هذه القوة المعاكسة إذن يكون ضعيفا جدا. ولكن يمكن اكتشافه في ظل ظروف معينة.
التغييرات في موقع النجم تحت تأثير هذه الاضطرابات تكون على مستوى منخفض جدا ويصعب الكشف عنها في الوقت الحاضر. طريقة السرعة الشعاعية
تسعى إلى قياس التغيرات الصغيرة في السرعة بدلا من موقع النجم وثمة وسيلة فعالة جدا هو استخدام تأثير دوبلر (doppler).
وبالفعل ، فإن تغيرات سرعة النجم على طول خط الرؤية ويتجلى من خلال تأثير دوبلر ،من خلال التغير الطفيف في طول موجة الطيف الظاهر للنجم.
يكفي إذن من الناحية النظرية تحديد بعض الخطوط من هذا الطيف ومراقبة التغيرات الصغيرة في الطول الموجي مع الوقت للاستدلال على وجود اضطراب الجاذبية من جانب جسم آخر.
ومن الواضح أن هذه التغييرات لا تزال منخفضة للغاية وعموما تكون صعبة الملاحظة إلا إذا أحدث الكوكب اضطرابات جاذبية مهمة. وهذا يحصر
عموما طريقة السرعة الشعاعية في الكواكب الضخمة من نوع العملاق الغازي كالمشتري,وقريبا من النجم كعطارد في حالة شمسنا, عندما
تكون هذه الشروط مجتمعة تعطي ملاحظات الطيفية دقيقة جدا يمكن أن تكشف عن الكوكب و تقدم كتلته ومعلومات عن مداره.

طريقة العبور:
الطريقة الرئيسية الثانية في العثور على كواكب خارجية هي مراقبة احتمال عبور, أي مرور كوكب تماما بيننا وبين نجم خلال مداره.أمر أكيد أن مرور
الكوكب لا يمكن ملاحظته مباشرة ، نظرا لبعد المسافات ولكن عندما يحدث ذلك ، يطرأ على سطوع النجم انخفاض طفيف لأن جزءا صغيرا من سطحه
يغطى مؤقتا ويمكن الكشف عن هذه الحالة بواسطة قياسات دقيقة.
وتوفر هذه الطريقة معلومات أكثر دقة من السابقة تخص كتلة و مدار هذا الكوكب. كما يمكن أن تحسب حجمه لأنه كلما كان هذا الأخير أكبر كلما كان
الانخفاض المؤقت في السطوع ملحوضا.

http://www.astronomes.com/i9_origines/lightcurve.gif
منحنى عبور ضوئي للكوكب ملاحظة من قبل القمر الصناعي كوروت في
أيار / مايو 2007.
طريقة العبور للأسف أقل نجاحا من السابقة من حيث عدد المكتشفة لأنه لا يمكن إثباتها إلا على الكواكب التي تمر بالضبط بين نجم والأرض, وهي نادرة.
كما أنها تقتصر على الكواكب الغازية العملاقة لأن الكواكب الصغيرة لن تحدث انخفاضا في السطوع كافيا و قابلا للكشف في الوقت الحاضر.

تأثير جاذبية العدسات المصغرة (الميكروعدسات):
يحدث تأثير العدسة الجاذبية التقليدية مثلا عندما يمر كوكب قريب بالضبط بين الأرض ونجم أكثر تباعدا. وفقا للنسبية العامة، على الأشعة الضوئية
التي تأتي من نجم أبعد, ستنحرف قليلا أثناء مرورها بآخر أقرب. هذا يمكن ان ينتج تأثيرات بصرية متعددة ، مثل صور متعددة لنجمة بعيدة
أو زيادة واضحة في السطوع .
إن ميكروعدسات الجاذبية هي حالة نادرة جدا أين يرافق النجمة القريبة كوكب يسهم في انحراف أشعة الضوء. في هذه الحالة ، فإن التحليل النهائي للصورة
يمكن أن تكشف عن التشوهات التي يحدثها الكوكب وبالتالي توفير وسيلة غير مباشرة للكشف عن هذه الأخيرة.
يساهم تأثير ميكروعدسات الجاذبية في حساب كتلة الكوكب والمسافة التقريبية التي تفصله عن نجمه.
وتتطلب هذه الطريقة مثالية الانحياز بين نجمين، ولذا فإنها محدودة نسبيا.غير أنها تمتلك ميزة ضخمة وهي القدرة على اكتشاف كواكب أصغر وأكثر بعدا
عن نجومها لأنها لا تعتمد على الاضطرابات الجاذبية ولا على
مقاييس السطوع أو الإضاءة.

طرق أخرى:

الطريقة الأكثر كلاسيكية في علم الفلك ، الملاحظة المباشرة ،رغم أنها طريقة جد محدودة في البحث عن كواكب خارجية إلا أنها وفي ظروف ملائمة قد تؤتي
ثمارها إذا كانت إضاءة النجم ضئيلة كما هو الحال بالنسبة للأقزام البنية.
وثمة تباين حول طريقة العبور الكلاسيكية حين يمر الكوكب وراء وليس أمام النجم. بعد ذلك يمكننا أن نقارن ضوء الكامل للنظام قبل وأثناء العبور ,
والفرق يأتي فقط من هذا الكوكب. هذه الطريقة الجديدة نسبيا ومهمة للغاية لأنها يمكن أن توفر مزيد من البيانات عن هذا الكوكب، مثل درجة الحرارة.
إن طرق القياسات الفلكية تقوم برصد وقياس تغيرات واضحة في موضع النجم في السماء التي ينتجها تأثير جاذبية كوكبه. من الصعب جدا تنفيذها بسبب
التقلبات الصغيرة والمنخفضة خاصة التي تنتج عن الاضطرابات الجوية.
وأخيرا ، في حالة وجود كواكب تدور حول النجم المشع ، تقلبات صغيرة في انبعاثات أشعة الراديو للنجم المشع قد يدل على وجود كواكب.