مرحبًا بكم مرة أخرى في سلسلتنا حول أساليب صيد الكواكب الخارجية! اليوم ، ننظر إلى الطريقة الغريبة والفريدة من نوعها المعروفة باسم Gravitational Microlensing.
البحث عن الكواكب خارج الطاقة الشمسية بالتأكيد قد اشتعلت في العقد الماضي. بفضل التحسينات التي تم إجراؤها في التكنولوجيا والمنهجية ، تم رصد عدد الكواكب الخارجية التي تمت ملاحظتها (اعتبارًا من 1 ديسمبر 2017 ) وصلت إلى 3710 كوكبًا في 2780 نظامًا نجميًا ، مع 621 نظامًا يضم كواكب متعددة. لسوء الحظ ، نظرًا للقيود المختلفة التي يجبر علماء الفلك على مواجهتها ، تم اكتشاف الغالبية العظمى باستخدام طرق غير مباشرة.
تُعرف إحدى الطرق الأكثر شيوعًا للكشف غير المباشر عن الكواكب الخارجية باسم Gravitational Microlensing. تعتمد هذه الطريقة أساسًا على قوة الجاذبية للأجسام البعيدة لثني وتركيز الضوء القادم من النجم. عندما يمر كوكب أمام النجم بالنسبة للمراقب (أي يقوم بعبور) ، ينخفض الضوء بشكل قابل للقياس ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتحديد وجود كوكب.
في هذا الصدد ، تعد Gravitational Microlensing نسخة مصغرة من Gravitational Lensing ، حيث يتم استخدام كائن متداخل (مثل مجموعة المجرات) لتركيز الضوء القادم من مجرة أو كائن آخر يقع خلفها. كما أنه يشتمل على عنصر أساسي للفاعلية العالية طريقة العبور ، حيث تتم مراقبة النجوم بحثًا عن انخفاضات في السطوع للإشارة إلى وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية.
وصف:
وفقا لل نظرية النسبية العامة لأينشتاين ، تتسبب الجاذبية في ثني نسيج الزمكان. يمكن أن يتسبب هذا التأثير في تشويه أو ثني الضوء المتأثر بجاذبية الجسم. يمكن أن تعمل أيضًا كعدسة ، مما يجعل الضوء أكثر تركيزًا ويجعل الأشياء البعيدة (مثل النجوم) تبدو أكثر إشراقًا للمراقب. يحدث هذا التأثير فقط عندما يتم محاذاة النجمين تمامًا تقريبًا بالنسبة إلى المراقب (أي يتم وضع أحدهما أمام الآخر).
هذه 'أحداث العدسة' قصيرة ، لكنها وفيرة ، حيث تتحرك الأرض والنجوم في مجرتنا دائمًا بالنسبة لبعضها البعض. في العقد الماضي ، تمت ملاحظة أكثر من ألف حدث من هذا القبيل ، وعادة ما كانت تستمر لبضعة أيام أو أسابيع في كل مرة. في الواقع ، استخدم السير آرثر إدينجتون هذا التأثير في عام 1919 لتقديم أول دليل تجريبي على النسبية العامة.
حدث هذا خلال كسوف الشمس في 29 مايو 1919 ، حيث سافر إدينجتون وبعثة علمية إلى جزيرة برينسيبي قبالة ساحل غرب إفريقيا لالتقاط صور للنجوم التي أصبحت مرئية الآن في المنطقة المحيطة بالشمس. أكدت الصور تنبؤات أينشتاين من خلال إظهار كيف تم إزاحة الضوء من هذه النجوم بشكل طفيف استجابةً لحقل جاذبية الشمس.
تم اقتراح هذه التقنية في الأصل من قبل علماء الفلك شود ماو وبوهدان باتشينسكي في عام 1991 كوسيلة للبحث عن رفقاء ثنائي للنجوم. تم تنقيح اقتراحهم من قبل آندي جولد وأبراهام لوب في عام 1992 كوسيلة لاكتشاف الكواكب الخارجية. تكون هذه الطريقة أكثر فاعلية عند البحث عن الكواكب باتجاه مركز المجرة ، حيث يوفر الانتفاخ المجري عددًا كبيرًا من نجوم الخلفية.
رسم تخطيطي لتوقيع العدسة الدقيقة مع كوكب في نظام العدسة. حقوق الصورة: NASA / ESA / K. Sahu / STScI
مزايا:
العدسة الدقيقة هي الطريقة الوحيدة المعروفة القادرة على اكتشاف الكواكب على مسافات كبيرة حقًا من الأرض وهي قادرة على العثور على أصغر الكواكب الخارجية. في حين أن طريقة السرعة الشعاعية فعالة عند البحث عن كواكب تصل إلى 100 سنة ضوئية من الأرض ، ويمكن للقياس الضوئي العابر اكتشاف الكواكب التي تبعد مئات السنين الضوئية ، يمكن للعدسة الدقيقة العثور على الكواكب التي تبعد آلاف السنين الضوئية.
في حين أن معظم الطرق الأخرى لديها تحيز في الكشف تجاه الكواكب الأصغر ، فإن طريقة العدسة الدقيقة هي أكثر الوسائل حساسية لاكتشاف الكواكب التي تبعد حوالي 1-10 وحدة فلكية (AU) عن النجوم الشبيهة بالشمس. العدسة الدقيقة هي أيضًا الوسيلة الوحيدة المثبتة للكشف عن الكواكب منخفضة الكتلة في مدارات أوسع ، حيث تكون طريقة العبور والسرعة الشعاعية غير فعالة.
مجتمعة ، هذه الفوائد تجعل العدسة الدقيقة الطريقة الأكثر فعالية للعثور على كواكب شبيهة بالأرض حول النجوم الشبيهة بالشمس. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إجراء مسوحات العدسة الدقيقة بشكل فعال باستخدام المرافق الأرضية. مثل قياس الضوء العابر ، تستفيد طريقة العدسة الدقيقة من حقيقة أنه يمكن استخدامها لمسح عشرات الآلاف من النجوم في وقت واحد.
سلبيات:
نظرًا لأن أحداث العدسة الدقيقة فريدة ولا تخضع للتكرار ، فلن يمكن ملاحظة أي كواكب تم اكتشافها باستخدام هذه الطريقة مرة أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تميل تلك الكواكب التي يتم اكتشافها إلى أن تكون بعيدة جدًا ، مما يجعل متابعة التحقيقات شبه مستحيلة. لحسن الحظ ، لا تتطلب اكتشافات العدسة الدقيقة عمومًا استطلاعات متابعة نظرًا لأن لديها نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية جدًا.
https://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a020000/a020200/a020242/WFIRST_Microlensing_H264_1080p.webmفي حين أن التأكيد ليس ضروريًا ، فقد تم تأكيد بعض أحداث العدسة الكوكبية الدقيقة. تم تأكيد إشارة الكواكب للحدث OGLE-2005-BLG-169 من خلال ملاحظات HST و Keck (Bennett et al. 2015 ؛ Batista et al. 2015). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنتج استطلاعات العدسة الدقيقة فقط تقديرات تقريبية لمسافة الكوكب ، مما يترك هوامش كبيرة للخطأ.
كما أن العدسة الدقيقة غير قادرة على تقديم تقديرات دقيقة للخصائص المدارية للكوكب ، لأن الخاصية المدارية الوحيدة التي يمكن تحديدها مباشرة بهذه الطريقة هي المحور شبه الرئيسي للكوكب. على هذا النحو ، لن يكون من الممكن اكتشاف كوكب ذي مدار غريب الأطوار إلا لجزء صغير من مداره (عندما يكون بعيدًا عن نجمه).
أخيرًا ، يعتمد العدسة الدقيقة على الأحداث النادرة والعشوائية - مرور أحد النجوم أمام الآخر تحديدًا ، كما يُرى من الأرض - مما يجعل الاكتشافات نادرة وغير متوقعة.
أمثلة على استطلاعات الجاذبية العدسة الدقيقة:
الاستطلاعات التي تعتمد على طريقة العدسة الدقيقة تشمل تجربة عدسة الجاذبية البصرية (OGLE) في جامعة وارسو. بقيادة Andrzej Udalski ، مدير المرصد الفلكي بالجامعة ، يستخدم هذا المشروع الدولي تلسكوب 'وارسو' 1.3 متر في لاس كامباناس ، تشيلي ، للبحث عن أحداث العدسة الدقيقة في مجال 100 نجمة حول انتفاخ المجرة.
المرصد الفلكي بجامعة وارسو ، يستخدم لإجراء مشروع OGLE. الائتمان: ogle.astrouw.edu.pl
يوجد أيضًا ملف ملاحظات العدسة الدقيقة في الفيزياء الفلكية (MOA) ، جهد تعاوني بين الباحثين في نيوزيلندا واليابان. بقيادة البروفيسور ياسوشي موراكي من جامعة ناغويا ، تستخدم هذه المجموعة طريقة العدسة الدقيقة لإجراء مسوحات للمادة المظلمة والكواكب خارج الطاقة الشمسية والأجواء النجمية من نصف الكرة الجنوبي.
وبعد ذلك هناك استقصاء العيوب الشبكية للعدسة (الكوكب) ، والذي يتكون من خمسة تلسكوبات طولها متر واحد موزعة حول نصف الكرة الجنوبي. بالتعاون مع RoboNet ، هذا المشروع قادر على تقديم ملاحظات شبه مستمرة لأحداث العدسة الدقيقة التي تسببها الكواكب ذات الكتل المنخفضة مثل الأرض.
المسح الأكثر حساسية حتى الآن هو شبكة التلسكوب الكورية ذات العدسة الدقيقة (KMTNet) ، وهو مشروع بدأه المعهد الكوري لعلوم الفضاء والفلك (KASI) في عام 2009. وتعتمد KMTNet على الأدوات الموجودة في ثلاثة مراصد جنوبية لتوفير مراقبة مستمرة على مدار 24 ساعة لانتفاخ المجرة ، والبحث عن أحداث العدسة الدقيقة التي ستوجه الطريق نحو الكواكب ذات الكتلة الأرضية التي تدور مع نجومها في المناطق الصالحة للسكن.
لقد كتبنا العديد من المقالات الشيقة حول اكتشاف الكواكب الخارجية هنا في Universe Today. هنا ما هي الكواكب الشمسية الإضافية؟ و ما هي طريقة العبور؟ و ما هي طريقة السرعة الشعاعية؟ و ما هو عدسة الجاذبية؟ و عالم كبلر: كواكب في مجرتنا أكثر من النجوم
لمزيد من المعلومات ، تأكد من مراجعة صفحة وكالة ناسا على استكشاف الكواكب الخارجية ، صفحة جمعية الكواكب على الكواكب خارج المجموعة الشمسية ، ووكالة ناسا / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أرشيف الكواكب الخارجية .
لدى Astronomy Cast أيضًا حلقات ذات صلة بالموضوع. هنا الحلقة 208 و الحلقة: 337 و الحلقة: 364 ، و الحلقة: 367 .
مصادر: