البحث عن كوكب 'خارق للسكن' في Alpha Centauri

ألفا سنت

طوال عام 2014 ، منعتنا المسارات المتداخلة للنجمين الرئيسيين لـ Alpha Centauri من مراقبتهم. عندما بدأوا في الانفصال ، تمكن العلماء من البدء في البحث عن أقرب جيراننا النجميين بحثًا عن أي علامة على وجود كوكب خارق للسكن (كوكب أكثر قابلية للسكن من الأرض نفسها).

تم إهمال أنظمة النجوم المتعددة ، مثل Alpha Centauri ، لفترة طويلة في البحث عن كواكب يحتمل أن تكون صالحة للسكن. كان يعتقد أن تكوين نجمين أو أكثر لن يترك كتلة كافية متبقية للالتحام في الكواكب ، وأنه حتى لو تم إنشاء هذه الكواكب ، فإن قوة الجاذبية لنجم ثانٍ قريب ستطردها من مداراتها - إما عن طريق دفعها. خارج النظام أو سحبهم ليسقطوا في أحد النجوم. منذ إطلاق كيبلر ، وجدنا العديد من النجوم الثنائية التي تدور حولها كواكب. هذا يعني أننا نعلم الآن أن الأنظمة النجمية الثنائية أو حتى من الدرجة الثالثة يمكن أن تشكل كواكب ، حتى لو كانت ميكانيكا المدارات أكثر تعقيدًا من تكوينات النجم الواحد.



في عام 2008 ، نشر فريق من الباحثين من جامعات كاليفورنيا وسان فرانسيسكو ومعهد SETI دراسة في مجلة الفيزياء الفلكية تظهر محاكاة الكمبيوتر لتشكيل الكواكب حول Alpha Centauri B. لجميع الظروف الأولية المحتملة التي تمت دراستها ، بين 1 و 4 تم إنشاء الكواكب التي تدور حول هذا النجم ، والتي سيقيم نصفها تقريبًا في المنطقة الصالحة للسكن. بدت هذه الاحتمالات العالية للعثور على كواكب في Alpha Centauri مثبتة في عام 2012 عندما أعلن فريق أوروبي بقيادة Xavier Dumusque عن اكتشاف كوكب Alpha Centauri Bb. لسوء الحظ ، لم نتمكن من تأكيد وجود Alpha Centauri Bb ، لأنه على عتبة ما يمكن أن تكتشفه أجهزتنا.



سيكون تأكيد وجود الكواكب في المنطقة الصالحة للسكن في Alpha Centauri أمرًا رائعًا لسببين. أولاً ، من المحتمل أن يكون مثل هذا الكوكب قريبًا بدرجة كافية ، في ما يزيد قليلاً عن أربع سنوات ضوئية ، حتى نتمكن من الوصول إليه واستعماره إذا استخدمنا الصواريخ النووية (اقترحت ناسا خطة لإنجاز هذا ، أطلق عليها اسم مشروع Longshot). ثانيًا ، إذا كانت التنبؤات دقيقة ، فيجب أن نجد كوكبًا فائقًا للسكن داخل نظام Alpha Centauri.

دعونا نلقي نظرة على عمليات المحاكاة التي تتنبأ بكوكب خارق في Alpha Centauri والأسباب التي يعتقد العلماء أنهم قد يجدونها هناك.



تكوين الكواكب في Alpha Centauri B

أجرى فريق من جامعة كاليفورنيا تسع عمليات محاكاة حاسوبية مختلفة تختلف بينها ضمن الظروف الأولية المحتملة المختلفة المتوقعة لنظام Alpha Centauri. يوضح الشكل التالي إحدى تلك المحاكاة - على وجه التحديد المرحلة التطورية المتأخرة لقرص كوكبي أولي يحتوي في البداية على 600 جنين كتلة القمر. كما ترون ، نظرًا لسحب الجاذبية لنجمه التوأم ، فإن المدارات المستقرة الوحيدة تقع ضمن 2 A.U. ، وبعد 50 مليون سنة ، أي كتلة تتجاوز 2 A.U. تم إطلاقه في مدارات شديدة الانحراف وإما هاجرت إلى الداخل لتتراكم بواسطة الأجسام الداخلية ، أو اصطدمت بالنجم المركزي ، أو طُردت من النظام.

تشكيل كوكبي

يوضح الشكل أدناه نتائج عمليات المحاكاة المختلفة التي تم إجراؤها ، والتي تُظهر الكواكب الناتجة لكل حالة أولية ، من قرص كوكبي أولي يحتوي على 400 فقط من الأجنة ذات الكتلة القمرية ، وحتى 900 جنين.



النجوم 3

في جميع الحالات ، يتنبأ النموذج بتكوين 1-4 كواكب ، مع احتمال تشكل 42٪ إحصائيًا داخل المنطقة الصالحة للحياة.

كواكب صالحة للسكن

الأرض هي الكوكب الوحيد المأهول الذي نعرفه ، لذلك نميل إلى استخدامه كمرجع مثالي في بحثنا عن الكواكب الخارجية الصالحة للسكن. وقد أدى ذلك إلى فرضية الأرض النادرة ، والتي توضح بالتفصيل العدد الكبير من الظروف غير المحتملة التي كانت ضرورية لظهور الحياة على الأرض ، واستنتاج أن الحياة المعقدة يجب أن تكون ظاهرة نادرة في جميع أنحاء الكون. ولكن ماذا لو لم تكن الأرض كوكبًا صالحًا للسكن ، بالطريقة نفسها التي أثبت فيها نظامنا الشمسي أنه ليس نظامًا كوكبيًا مشتركًا؟ على وجه التحديد ، يفتقر النظام الشمسي إلى ما يسمى بالأرض الفائقة. أثبتت هذه الأنواع من الكواكب ، أكبر من كوكبنا بمقدار 1-3 مرات ، أنها شائعة في جميع أنحاء الكون.

السؤال المثير للاهتمام 'ما الذي يمكن أن يجعل كوكبًا خارج المجموعة الشمسية أكثر قابلية للسكن من الأرض؟' تم إطلاقه في محادثة مباشرة بواسطة John Armstrong من جامعة Weber State University. لقد ألهم المزيد من الأبحاث من قبل رينيه هيلر من جامعة ماكماستر ، حيث قام بفهرسة قائمة الخصائص التي تساعد في جعل العالم صالحًا للسكن ، ودراسة أنواع الكواكب والأقمار التي تناسب هذه المعايير بشكل أفضل. تدحض هذه الدراسة فرضية الأرض النادرة ، وخلصت إلى أن الأرض ليست سوى عالم قابل للسكن بشكل هامشي ، حيث كانت بحاجة إلى العديد من الظروف غير المحتملة لظهور الحياة. توجد مجموعة متنوعة من العمليات التي يمكن أن تجعل الظروف البيئية على كوكب أو قمر أكثر اعتدالًا على الحياة مما هي عليه الحال على الأرض.

ال منطقة النجم الصالحة للسكن هو مجرد إطار مرجعي ، لكن لا ينبغي أن نحصر بحثنا فيه. يمكن لقوى المد والجزر وتأثير الاحتباس الحراري تحويل كوكب صالح للسكن إلى مكان غير صالح للسكن ، أو إنشاء عالم صالح للسكن خارج منطقة المعتدل التقليدية. المريخ ، على سبيل المثال ، يقع داخل المنطقة الصالحة للسكن في سول ، على الرغم من حقيقة أننا لم نكتشف الحياة عليه بعد.

النجوم 2

القمر يوروبا هو مثال جيد لجسم بعيد عن المنطقة الصالحة للسكن الذي جعلته قوى المد والجزر صالحة للسكن. خلال الدراسة ، يشار إلى هذه الأقمار الصالحة للحياة خارج منطقة Goldilocks باسم super-Europas.

بعد ذلك ، تفحص الدراسة العوامل المختلفة التي تؤثر على تطور الحياة على كوكب ما ، وتحديد الظروف التي توفر احتمالية أكبر لتطوير الحياة مقارنة بالأرض نفسها. عوامل مثل أحجام الكوكب والنجم ، التوزيع القاري ، عمق المحيط ، كمية المياه الموجودة ، النشاط التكتوني ، تغير درجة حرارة السطح ، تكوين الغلاف الجوي ، الدرع المغناطيسي ، سرعة الدوران ، الميل المحوري ، انحراف مركزية المدار ، ونوع وكمية الإشعاع المتلقاة ، وعمر النظام الشمسي ، وإمكانية البانسبيرميا داخل النظام.

إجمالاً ، خلص الباحثون إلى أن العوالم الخارقة للسكن ستميل إلى الدوران حول الأقزام البرتقالية ، وستكون أكبر قليلاً وثلاث مرات كتلة أكبر من الأرض. يتطابق هذا تمامًا مع Alpha Centauri B والكواكب المتوقعة هناك من خلال عمليات المحاكاة لدينا - مما يجعلها هدفًا مثاليًا للبحث عن عالم قابل للسكن.

الكشف عن الكواكب في Alpha Centauri B

قد يبدو من الغريب أننا قادرون على اكتشاف الآلاف من الكواكب الخارجية على أنظمة تبعد مئات السنين الضوئية ، ومع ذلك لا يمكننا تأكيد وجود كواكب في أقرب نجم لنا ، على بعد أربع سنوات ضوئية منا.

يمكن اكتشاف الكواكب الخارجية بشكل مباشر أو غير مباشر. حتى الآن ، لم يكن الاكتشاف المباشر قادرًا إلا على إظهار الكواكب الخارجية العملاقة ، أكبر بعدة مرات من كوكب المشتري وتدور على مسافات كبيرة من نجومها. سيتعين علينا انتظار تلسكوب جيمس ويب الفضائي في أكتوبر 2018 حتى نتمكن من تصور الكواكب الأصغر مباشرة بالقرب من نجومها.

الكشف غير المباشر عن الكواكب الخارجية له طريقتان رئيسيتان: الكشف عن طريق النقل الجماعي أو بالسرعة الشعاعية. تم الكشف عن غالبية الكواكب الخارجية المؤكدة من خلال طريقة النقل الجماعي ، والتي تكشف عن انخفاض سطوع النجم في كل مرة يمر فيها مدار كوكب أمام نجمه ، ويغطيه جزئيًا. هذا يعني أنه لا يمكن اكتشاف سوى الكواكب الخارجية ذات المدارات التي تحركها لتمريرها مباشرة بين نجمها وبيننا بهذه الطريقة. في حالة Alpha Centauri ، تشير التقديرات إلى أن هناك فرصة بنسبة 30 ٪ فقط أن تكون كواكبها محاذية بشكل واضح ويمكن اكتشافها من خلال النقل الجماعي.

النجوم 4

لم يكتشف مسح حديث أجراه تلسكوب هابل الكوكب Alpha Centauri Bb بهذه الطريقة - على الرغم من أن هذا لا يعني بالضرورة أنه غير موجود ، لكن مداره لن يمر بين النجم وبيننا. بدلاً من ذلك ، تم اكتشاف عبور آخر يبدو أنه يتعلق بكوكب بحجم الأرض في مدار أبعد من Alpha Centauri Bb. هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتأكيد وجود الكوكب.

أخيرًا ، هناك اكتشاف للكواكب الخارجية بطريقة السرعة الشعاعية. تسعى هذه الطريقة إلى الكشف عن التذبذب الطفيف للنجم بدافع الجاذبية الأرضية للكوكب أثناء دورانه حول النجم. مرة أخرى ، تكمن الصعوبة في اكتشاف الكواكب الخارجية الصغيرة في مدارات بعيدة ، لأن الكواكب الخارجية العملاقة والمدارات القريبة تمارس جاذبية أكبر بكثير على النجم وتخلق اهتزازات مرئية بسهولة.

Radial_Velocity_Exoplanet_Detection

استبعدت الدراسات الاستقصائية التي تطبق هذه الطريقة وجود عمالقة الغاز في Alpha Centauri. لكنهم لم يتمكنوا من تقديم إجابات محددة حول وجود كواكب بحجم الأرض ، لأن جاذبيتها على عتبة ما يمكن أن تكتشفه أدواتنا. يتم تثبيت أدوات أكثر دقة في الوقت الحالي ، مثل SPRESSO الذي سيتم تشغيله في عام 2016 في تلسكوب كبير جدًا في تشيلي بدقة تصل إلى 10 سنتيمترات في الثانية (للمقارنة ، يتسبب سحب جاذبية الأرض فوق الشمس في حدوث جاذبية 9 سم في الثانية). ستكون هذه الأدوات الجديدة أكثر دقة 10 مرات من الأدوات المستخدمة حاليًا.

نحن نقترب بسرعة من اكتشاف الكواكب الصخرية في Alpha Centauri. وفقًا لديبرا فيشر ، التي تقود فريقًا في جامعة ييل يعمل على اكتشاف الكواكب الصخرية في النظام ، سيستخدم كل من فريقها والفريق الموجود في جنيف السنوات القليلة القادمة لتطوير أدوات مبتكرة بهدف الوصول إلى دقة تصل إلى 10 سنتيمترات في الثانية - عامل كسب عشرة على الدقة الحالية. وقالت: 'يقوم فريق جنيف بتصميم أداة عالية الدقة ، ESPRESSO ، للتلسكوبات التي يبلغ طولها 8 أمتار في بارانال في تشيلي'. 'يقوم فريقي بتصميم EXPRES لتلسكوب قناة ديسكفري. كما توحي الاختصارات ، نحن نهدف إلى الدقة القصوى اللازمة للكشف بقوة عن الكواكب ذات الكتلة الأرضية التي تدور حول مسافات منطقة صالحة للسكن '.

بمجرد أن نمتلك هذه القدرة ، من يدري ماذا سنجد؟

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com