لعدة قرون ، تكهن البشر بوجود أنظمة كوكبية (تشبه إلى حد كبير أنظمتنا) تدور حول نجوم أخرى. ومع ذلك ، لم يتمكن العلماء من اكتشاف ودراسة هذه العوالم البعيدة إلا في العقود القليلة الماضية. حتى الآن ، استخدم علماء الفلك طرقًا مختلفة لتأكيد وجود 4422 كوكب خارج المجموعة الشمسية في 3280 نظامًا نجميًا ، مع 7445 مرشحًا إضافيًا ينتظرون التأكيد.
بطبيعة الحال ، هذا يثير بعض التساؤلات. إذا كانت هناك حياة ذكية تتمتع بقدرات مماثلة لحياتنا - ونفس الشعور بالفضول الشديد - فهل يمكن أن تكون كذلك يراقبنا ايضا ؟ نفس القدر من الأهمية هو السؤال عن عدد الأشخاص القادرين على اكتشافنا. وفق بحث جديد أجراها فريق من كورنيل والمتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، هناك 2034 نظامًا نجميًا في غضون 326 سنة ضوئية من الأرض والتي من شأنها أن تراقبنا الآن!
تم إجراء هذا البحث من قبل ليزا كالتينيجر ، أستاذ علم الفلك ومدير جامعة كورنيل معهد كارل ساجان ، وعالم الفيزياء الفلكية جاكي فهرتي ، أحد كبار العلماء في المتحف الأمريكي لتاريخ الطبيعة . ورقة تصف النتائج التي توصلوا إليها بعنوان ' النجوم الماضية والحاضرة والمستقبلية التي يمكنها رؤية الأرض على أنها كوكب خارجي عابر ، 'تم نشره مؤخرًا في المجلةطبيعة سجية.
حتى الآن ، تم اكتشاف وتأكيد الغالبية العظمى من الكواكب خارج المجموعة الشمسية من خلال وسائل غير مباشرة. من هؤلاء ، وجد أن الغالبية تستخدم قياس الضوء العابر (ويعرف أيضًا باسم أسلوب العبور) ، حيث يراقب الفلكيون النجوم بحثًا عن انخفاضات دورية في السطوع والتي تعتبر مؤشرات محتملة على مرور كوكب أمام النجم (المعروف أيضًا باسم العبور) بالنسبة إلى الراصد.
بالإضافة إلى كونها وسيلة فعالة للغاية للكشف ، توفر هذه الطريقة أيضًا قيودًا دقيقة نسبيًا على حجم كوكب خارج المجموعة الشمسية وفترة مداره. في بعض الأحيان ، يستطيع علماء الفلك الحصول على أطياف من الضوء الذي مر عبر الغلاف الجوي لكوكب خارج المجموعة الشمسية أثناء العبور ، مما يسمح لهم بتحديد تركيبته الكيميائية. أحد العوائق البسيطة لهذه الطريقة هو أن الكواكب الخارجية يجب أن تدور حول نجومها الأم على حافة واحدة من وجهة نظرنا.
وينطبق الشيء نفسه على أي مراقب خارج الأرض قد يكون هناك. بالنسبة للكواكب التي تدور حول نجوم أخرى ، لن تكون الأرض قابلة للاكتشاف إلا إذا كانت ذات حافة بالنسبة لهم. هذا ما يعرف ب منطقة عبور الأرض (ETZ) ، وهي منطقة خاصة من السماء يمكن من خلالها لمراقب من خارج الأرض اكتشاف الأرض أثناء مرورها أمام الشمس (يقوم بعبور). كما أوضح كالتينيجر في أ بيان صحفي كورنيل كرونيكل :
'من وجهة نظر الكواكب الخارجية ، نحن الفضائيون. أردنا أن نعرف أي النجوم لديها النقطة الأفضل لرؤية الأرض ، لأنها تحجب ضوء الشمس. ولأن النجوم تتحرك في كوننا الديناميكي ، فإن نقطة الأفضلية هذه تكتسب وتضيع '.
يظهر انطباع هذا الفنان الكوكب يدور حول النجم الشبيه بالشمس HD 85512 في كوكبة فيلا الجنوبية (الشراع). الائتمان: ناسا
من أجل دراستهم ، اعتمد كالتينيجر وفهيرتي على بيانات المسح التي حصلت عليها وكالة الفضاء الأوروبيةجاياالمرصد. على وجه التحديد ، استشاروا البيانات المتعلقة بالمواقع والحركات المناسبة للنجوم القريبة التي كانت جزءًا من إطلاق البيانات الثالثة في وقت مبكر (كتالوج eDR3). هذه البيانات، قال فهرتي ، يغير قواعد اللعبة عندما يتعلق الأمر بكيفية رؤية أنظمة النجوم الأخرى لأنظمتنا:
'لقد زودتنا Gaia بخريطة دقيقة لمجرة درب التبانة ، مما سمح لنا بالنظر إلى الخلف والأمام في الوقت المناسب ، ومعرفة أين كانت النجوم موجودة وإلى أين تتجه. حينا الشمسي هو مكان ديناميكي حيث تدخل النجوم وتخرج من تلك النقطة المثالية لرؤية الأرض تعبر الشمس بوتيرة سريعة. '
باستخدام هذه البيانات ، أنشأ Kaltenegger و Faherty كتالوجًا للنجوم التي مرت (أو لم تمر بعد) عبر ETZ خلال فترة 10000 عام. تم اختيار بداية هذه الفترة لتتزامن مع ولادة الحضارة الإنسانية (حوالي 5000 سنة مضت) وتمتد 5000 سنة أخرى في المستقبل. في النهاية ، وجدوا أنه في الخمسة آلاف سنة الماضية ، مر 1715 نظامًا نجميًا عبر ETZ بينما 319 نظامًا آخر سوف يفعل ذلك في 5000 عام القادمة.
ووجدوا أيضًا أن 117 من هذه النجوم تقع ضمن حوالي 100 سنة ضوئية من الشمس بينما كان 75 منها في ETZ خلال القرن الماضي ، بالتزامن مع اختراع الاتصالات اللاسلكية. بالنسبة للعلماء المشاركين في البحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI) ، تعتبر موجات الراديو مؤشرًا قابلاً للتطبيق على النشاط التكنولوجي (المعروف أيضًا باسم التوقيع التكنولوجي). بالنسبة للكواكب التي تدور حول تلك النجوم الـ 75 ، يمكن اكتشاف موجات الراديو الخاصة بنا.
تلسكوب جرين بانك يراقب المجرة بحثًا عن انفجارات راديو سريعة (FRBs). الائتمان: جامعة كاليفورنيا في بيركلي
من بين 2034 نظامًا نجميًا مدرجًا في الكتالوج ، قرر كالتينيجر وفهيرتي أيضًا أن سبعة معروفين باستضافة الكواكب الخارجية. من بينها روس 128 بي ، وهو كوكب خارج المجموعة الشمسية يمكن مقارنته في الحجم بالأرض (1.8 نصف قطر أرضي) يدور حول نجم قزم أحمر يقع على بعد 11 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة العذراء. بالنسبة للحضارة التي تعيش على هذا الكوكب الخارجي ، وجد كالتينجر وفهيرتي أنهما سيكونان قادرين على رؤية عبور الأرض من 3057 إلى 900 عام (فترة 2158 عامًا).
ثم هناك الكواكب الخارجية الصخرية السبعة التي تدور حول TRAPPIST-1 ، وهو نجم قزم أحمر يبعد 45 سنة ضوئية عن الأرض. أربعة من هذه الكواكب تدور داخل المنطقة الصالحة للسكن للنجم ، مما يعني أنها يمكن أن تكون صالحة للسكن. بينما اكتشف العلماء هذه الكواكب فيما بينها ، يبدو أنهم لن يكونوا قادرين على اكتشاف الأرض لمدة 1642 سنة أخرى. ومع ذلك ، فإن فرصة اكتشافهم لنا ستستمر 2371 سنة.
نظام Trappist-1 ، على بعد 45 سنة ضوئية من الأرض ، يستضيف سبعة كواكب عابرة بحجم الأرض - أربعة منها في المنطقة المعتدلة الصالحة للسكن لهذا النجم. بينما اكتشفنا الكواكب الخارجية حول Trappist-1 ، لن يكونوا قادرين على رصدنا حتى تنقلهم حركتهم إلى منطقة عبور الأرض في 1642 سنة. سيبقى مراقبو نظام Trappist-1 المحتملون في مقاعد استاد العبور الأرضي الكوني لمدة 2371 عامًا.
'يُظهر تحليلنا أنه حتى أقرب النجوم عمومًا تقضي أكثر من 1000 عام في نقطة مراقبة حيث يمكنهم رؤية عبور الأرض ،' قال كالتنيغر . 'إذا افترضنا أن العكس صحيح ، فإن ذلك يوفر جدولًا زمنيًا صحيًا للحضارات الاسمية لتحديد الأرض على أنها كوكب مثير للاهتمام.'
كل من هذه العوالم لديه (أو سيكون لديه) الفرصة لاكتشاف الأرض أثناء مرورها أمام شمسنا بالنسبة لها. إذا كان هؤلاء المراقبون المحتملون قادرين على ملاحظة إضاءة الشمس للأرض من الخلف ، لكانوا قادرين أيضًا على الحصول على أطياف من غلافنا الجوي. من هذا ، يمكنهم تمييز وجود العناصر الكيميائية التي نربطها بالحياة (المعروفة أيضًا باسم البصمات الحيوية) ، مثل غاز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء.
يظهر انطباع هذا الفنان أن كوكب Proxima b يدور حول النجم القزم الأحمر Proxima Centauri ، أقرب نجم إلى النظام الشمسي. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
علاوة على ذلك ، إذا لاحظوا كوكبنا في القرن الماضي ، فربما لاحظوا أيضًا علامات النشاط الصناعي (الملوثات الكيميائية) والاختبارات النووية (النظائر المشعة) ، وكلاهما بصمات تقنية واضحة. في وقت لاحق من هذا العام ، سينطلق تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) إلى الفضاء وسيخصص أدواته المتطورة التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء لتوصيف الكواكب الخارجية والبحث عن علامات محتملة على الحياة.
سيتبعه في عام 2024 من قبل تلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي ، على اسم 'والدة هابل'. سيكون لهذا التلسكوب من الجيل التالي بصريات مماثلة لتلك الموجودة في الجليلهابل، ولكن سيكون لها أيضًا 100 ضعف مجال الرؤية. العمل جنبًا إلى جنب مع JWST ،رومانمن المتوقع أن تساعد في اكتشاف وتوصيف عشرات الآلاف من الكواكب الخارجية.
في العقود القادمة ، اختراق Starshot سيحاول إرسال مركبة فضائية بحجم النانو إلى Proxima Centauri لدراسة كوكب Proxima b ، أقرب كوكب خارج المجموعة الشمسية خارج المجموعة الشمسية. باستخدام شراع ضوئي ونظام دفع الطاقة الموجهة ، تهدف هذه المهمة إلى القيام بالرحلة إلى Proxima b في غضون 20 عامًا فقط وتمييز الكوكب الخارجي بالكامل عند الوصول. للأسف ، كما يقول فهرتي ، قد يكون لدى شخص من هذه النجوم خطط مماثلة لكوكبنا ، أو ربما كان هنا بالفعل وشاهد كل ما كان هناك لرؤيته:
'قد يتخيل المرء أن العوالم خارج الأرض التي اكتشفتنا بالفعل ، تضع الخطط نفسها لكوكبنا ونظامنا الشمسي. هذا الكتالوج عبارة عن تجربة فكرية مثيرة للاهتمام قد يتمكن أحد جيراننا من العثور علينا من أجلها '.
قراءة متعمقة: كورنيل كرونيكل و طبيعة سجية
