لأجيال لا حصر لها ، نظر الناس إلى النجوم وتساءلوا عما إذا كانت الحياة موجودة في مكان ما هناك ، ربما على كواكب تشبه إلى حد كبير كوكبنا. لكن في العقود الأخيرة فقط تمكنا من تأكيد وجود الكواكب خارج المجموعة الشمسية (ويعرف أيضًا باسم الكواكب الخارجية) في أنظمة النجوم الأخرى. في الواقع ، بين عامي 1988 و 20 أبريل 2016 ، تمكن علماء الفلك من تفسير وجود 2108 كواكب في 1350 نظامًا نجميًا مختلفًا ، بما في ذلك 511 نظامًا كوكبيًا متعددًا.
حدثت معظم هذه الاكتشافات في غضون السنوات الثلاث الماضية فقط ، وذلك بفضل التحسينات في طرق الكشف الخاصة بنا ، ونشر مرصد كبلر الفضائي في عام 2009. وبالتطلع إلى المستقبل ، يأمل علماء الفلك في تحسين هذه الأساليب بشكل أكبر مع تقديم ستارشادي ، هيكل فضائي عملاق مصمم لحجب وهج النجوم ، مما يسهل العثور على الكواكب - وربما أرض أخرى!
في حين تم رصد بعض الكواكب بشكل مباشر باستخدام التلسكوبات (وهي عملية تعرف باسم 'التصوير المباشر') ، تم اكتشاف الغالبية العظمى من خلال طرق غير مباشرة مثل طريقة العبور. تحاول هذه الطريقة اكتشاف الكواكب أثناء عبورها أمام قرص النجم الأصلي - وخلال هذه الفترة سيكون هناك انخفاض مؤقت في السطوع الملحوظ - ويمكن أيضًا الكشف عن نصف قطر كوكب ما ، وفي بعض الأحيان تقديم معلومات عن غلافه الجوي (بمساعدة من أجهزة قياس الطيف).
تظل هذه الطريقة أكثر وسائل الكشف استخدامًا وهي مسؤولة عن اكتشافات للكواكب الخارجية أكثر من جميع الطرق الأخرى مجتمعة. ومع ذلك ، نظرًا للتداخل من مصادر الضوء الأخرى ، فإنه يعاني أيضًا من معدل كبير من الإيجابيات الخاطئة ، ويتطلب عمومًا أن يتقاطع جزء من مدار الكوكب مع خط الرؤية بين النجم المضيف والأرض.
لمعالجة هذا الأمر ، تعمل ناسا على تطوير بعض التقنيات الرئيسية التي ستساعد في منع تداخل الضوء حتى يتمكن علماء الفلك في المستقبل من اكتشاف الكواكب الخارجية بسهولة أكبر. بالنسبة للأجهزة الموجودة هنا على الأرض ، فإنهم يطورون أجهزة تخطيط القلب ، وهي أدوات فردية يمكن وضعها داخل التلسكوبات لحجب الضوء. ولكن بالنظر إلى الفضاء ، يعمل مختبر الدفع النفاث التابع لناسا أيضًا على تطوير Starshade.
يستدعي هذا المفهوم مركبة فضائية عملاقة على شكل زهرة يتم إطلاقها باستخدام أحد تلسكوبات الفضاء من الجيل التالي التابع لناسا. بمجرد نشره ، سوف يطير أمام التلسكوب من أجل حجب ضوء النجوم البعيدة. بهذه الطريقة ، سيكون الضوء المنعكس عن الكواكب الموجودة في مدار حولها قابلاً للاكتشاف ، مما يسهل كثيرًا تأكيد وجود الكواكب الخارجية.
يقود المشروع البروفيسور جيريمي كاسدين من جامعة برينستون ، بالاشتراك مع مختبر الدفع النفاث وبدعم من شركة نورثروب جرومان (التي تقود مهمة وتصميم النظام لـ Starshade). كما أوضح قاصدين لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني:
'الظل النجمي يعمل تمامًا مثل إبهامك عندما تحاول حجب الشمس ؛ إنه يمنع ضوء النجوم من دخول التلسكوب ولكنه يسمح بمرور الضوء القادم من الكوكب القريب دون عوائق. نظرًا لأن الكواكب أضعف كثيرًا من النجوم المضيفة لها ، فإن هذه التقنية تقضي على مشكلة الوهج من النجم الذي يغمر الضوء القادم من الكوكب. ولأن ضوء النجوم لا يدخل التلسكوب أبدًا ، فيمكن استخدام أي تلسكوب تقليدي ؛ لا يلزم إيلاء اهتمام خاص للاستقرار والدقة في التلسكوب '.
سيتم نشر الظل ، وهو بحجم ماسة البيسبول ، كجزء من مهمة واحدة. كما يظهر الفيديو أعلاه ، سيتم تثبيت الظل الكبير في نهاية تلسكوب فضائي - في هذه الحالة ، ناسا القادمة تلسكوب مسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال (WFIRST) - ثم ينفصل وينتشر لمسافة عدة آلاف من الكيلومترات أمامه.
مثل هذا الظل الكبير الذي يعمل على هذه المسافة الطويلة من التلسكوب المقترن به ضروري عند التعامل مع النجوم البعيدة. 'نظرًا لأن النجوم بعيدة جدًا ، فإن المسافة الزاوية بين الكوكب والنجم صغيرة جدًا ،' قال كاسدين ، 'يتطلب ظل نجم كبير (قطره من 20 إلى 50 مترًا) يطير بعيدًا جدًا عن التلسكوب (حتى 50000 كم). ومع ذلك ، يعتقد العديد من علماء الفلك أن هذه هي أفضل تقنية لاكتشاف كوكب شبيه بالأرض في المستقبل القريب ، وهو اعتقاد تدعمه حقيقة أن التلسكوب يتطلب القليل من المتطلبات الخاصة '.
عند اقترانها بأدوات أخرى ، مثل أجهزة قياس الطيف ، لن تسمح أجهزة مثل Starshade لعلماء الفلك فقط بالقدرة على اكتشاف الكواكب بسهولة أكبر ، ولكن أيضًا الحصول على معلومات حول غلافها الجوي. من خلال دراسة التركيبات الكيميائية - أي البحث عن وجود الأكسجين / النيتروجين ، وبخار الماء ، وما إلى ذلك - سنتمكن من معرفة ما إذا كانت الحياة موجودة أم لا.
تعد تقنية Starshade واحدة من أفضل المرشحين لمهمة على مستوى رائد في العقد القادم وهي على رأس القائمة Astro2010 الأولوية لتطوير التكنولوجيا. بالإضافة إلى العمل مع WFIRST ، من الممكن إقرانه بمهام مثل عبور ساتل مسح الكواكب الخارجية (TESS) و ال تلسكوب جيمس ويب الفضائي .
وأضاف قاصدين: 'نأمل في التوصية بظلال النجوم القادرة على اكتشاف الأرض للطيران مع مهمة WFIRST القادمة' ، مما يسمح بالصورة الأولى للأرض في العقد المقبل.
قراءة متعمقة: أخبار JPL