تقدمت دراسة الكواكب الخارجية بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى كبلر بعثة. لكن تلك المهمة لها حدودها. من الصعب على Kepler وعلى التقنيات الأخرى تصوير مناطق قريبة من نجومها. الآن ، أداة جديدة تسمى دوامة كوروناجراف ، مثبتة في مرصد كيك في هاواي ، تسمح لعلماء الفلك بالنظر إلى أقراص الكواكب الأولية القريبة جدًا من النجوم التي تدور حولها.
تكمن مشكلة عرض أقراص الغبار وحتى الكواكب القريبة من نجومها في أن النجوم أكثر سطوعًا من الأجسام التي تدور حولها. يمكن أن تكون النجوم أكثر إشراقًا بمليارات المرات من الكواكب القريبة منها ، مما يجعل من المستحيل تقريبًا رؤيتها في الوهج. قال جين سرابين من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا: 'تكمن قوة الدوامة في قدرتها على تصوير الكواكب القريبة جدًا من نجمها ، وهو أمر لا يمكننا فعله للكواكب الشبيهة بالأرض حتى الآن'. 'قد تكون الدوامة التاجية هي المفتاح لالتقاط الصور الأولى لنقطة زرقاء شاحبة مثل صورتنا.'
'تكمن قوة الدوامة في قدرتها على تصوير كواكب قريبة جدًا من نجمها ، وهو أمر لا يمكننا فعله للكواكب الشبيهة بالأرض حتى الآن.' - جين سرابين ، مختبر الدفع النفاث.
قال ديمتري ماويت ، عالم الأبحاث في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وكلاهما في باسادينا: 'تسمح لنا الدوامة التاجية بالنظر في المناطق المحيطة بالنجوم حيث يفترض أن تتشكل الكواكب العملاقة مثل المشتري وزحل'. قبل الآن ، كنا قادرين فقط على تصوير عمالقة الغاز الذين ولدوا في أماكن أبعد بكثير. من خلال الدوامة ، سنكون قادرين على رؤية الكواكب التي تدور بالقرب من نجومها مثل كوكب المشتري من شمسنا ، أو أقرب مرتين إلى ثلاث مرات مما كان ممكنًا من قبل '.
بدلاً من إخفاء ضوء النجوم ، مثل الطرق الأخرى لمشاهدة الكواكب الخارجية ، تعيد الدوامة التاجية توجيه الضوء بعيدًا عن الكواشف عن طريق الجمع بين موجات الضوء وإلغائها. نظرًا لعدم وجود قناع خفي ، يمكن أن تلتقط الدوامة التاجية صورًا لمناطق أقرب بكثير إلى النجوم مما يمكن أن تفعله الفقرات التاجية الأخرى. يقارن ديمتري ماويت ، الباحث الذي اخترع الفقرة الجديدة ، هذه الفقرة بعين العاصفة.
قناع الدوامة الظاهر على اليسار مصنوع من الماس الصناعي. عند المشاهدة بالمجهر الإلكتروني الماسح ، على اليمين ، يتم الكشف عن البنية المجهرية 'الدوامة' للقناع. رصيد الصورة: جامعة لييج / جامعة أوبسالا
قال ماويت: 'تسمى الأداة بالدوامة التاجية لأن ضوء النجم يتركز على تفرد بصري ، مما يخلق فجوة مظلمة في موقع صورة النجم'. 'الأعاصير لها خصوصية في مراكزها حيث تنخفض سرعة الرياح إلى الصفر - عين العاصفة. إن دوامة كوروناجراف لدينا هي في الأساس عين عاصفة بصرية حيث نرسل ضوء النجوم '.
يتم عرض نتائج كورون فورتكس في ورقتين ( هنا و هنا ) نُشر في المجلة الفلكية لشهر يناير 2017. قاد إحدى الدراسات جين سيرابين من مختبر الدفع النفاث ، وهو أيضًا رئيس مشروع كيك دوامة. قدمت تلك الدراسة أول صورة مباشرة لـ HIP79124 B ، وهو قزم بني على بعد 23 وحدة فلكية من نجمه ، في منطقة تشكل النجوم تسمى Scorpius-Centaurus.
التقط التاج الدوامي هذه الصورة للقزم البني PIA21417. الصورة: NASA / JPL-Caltech
'تتيح لنا القدرة على الرؤية القريبة جدًا من النجوم أيضًا البحث عن الكواكب حول النجوم البعيدة ، حيث تظهر الكواكب والنجوم بالقرب من بعضها البعض. قال سيرابين إن امتلاك القدرة على مسح النجوم البعيدة بحثًا عن الكواكب أمر مهم لالتقاط الكواكب التي لا تزال تتشكل.
'إن امتلاك القدرة على مسح النجوم البعيدة للكواكب أمر مهم لالتقاط الكواكب التي لا تزال في طور التكوين.' - جين سرابين ، مختبر الدفع النفاث.
قدمت الدراسة الثانية من الدراستين الدوامة صورًا لقرص كوكبي أولي حول النجم الشاب HD141569A. يحتوي هذا النجم في الواقع على ثلاثة أقراص حوله ، وكان الكوروناجراف قادرًا على التقاط صورة للحلقة الداخلية. الجمع بين بيانات الدوامة والبيانات من سبيتزر و حكيم ، و هيرشل أظهرت البعثات أن المادة المكونة للكوكب في القرص تتكون من حبيبات زيتون بحجم الحصاة. الزبرجد الزيتوني هو أحد أكثر السيليكات وفرة في وشاح الأرض.
قال ماويت: 'الحلقات الثلاث حول هذا النجم الشاب متداخلة مثل الدمى الروسية وتخضع لتغيرات جذرية تذكرنا بتكوين الكواكب'. 'لقد أظهرنا أن حبيبات السيليكات قد تكتلت لتصبح حصى ، وهي اللبنات الأساسية لأجنة الكوكب.'
هذه الصور والدراسات ما هي إلا بداية لفورتيكس كوروناجراف. سيتم استخدامه للنظر في العديد من أنظمة الكواكب الحديثة. على وجه الخصوص ، سينظر إلى الكواكب القريبة مما يسمى 'خطوط الصقيع' في الأنظمة الشمسية الأخرى. المنطقة المحيطة بالأنظمة النجمية حيث يكون الجو باردًا بدرجة كافية لتتكثف جزيئات مثل الماء والميثان وثاني أكسيد الكربون في حبيبات صلبة ومتجمدة. يقول التفكير الحالي أن خط الصقيع هو الخط الفاصل بين مكان تشكل الكواكب الصخرية والكواكب الغازية. يأمل علماء الفلك أن يجيب الكوروناج على أسئلة حول كواكب المشتري الساخنة ونبتون الساخنة.
كواكب كواكب المشتري الساخنة ونبتون هي كواكب غازية كبيرة توجد بالقرب من نجومها. يريد علماء الفلك معرفة ما إذا كانت هذه الكواكب قد تشكلت بالقرب من خط الصقيع ثم هاجرت إلى الداخل نحو نجومهم ، لأنه من المستحيل بالنسبة لهم أن يتشكلوا بالقرب من نجومهم. والسؤال ما هي القوى التي دفعتهم للهجرة إلى الداخل؟ قال مويت: 'بقليل من الحظ ، قد نلتقط الكواكب أثناء هجرتها عبر قرص تشكيل الكواكب ، من خلال النظر إلى هذه الأجسام الصغيرة جدًا'.