كواكب الأنظمة الشمسية الأخرى. كوكب خارج المجموعة الشمسية - ما هو؟ كيف يتم اكتشاف ودراسة الكواكب الخارجية؟ أسماء الكواكب الخارجية

فلنستمع إليه..

مرحبًا، سيكون من المثير للاهتمام أن نقرأ عن الكواكب الخارجية بلغة يسهل الوصول إليها، وطرق اكتشافها، وأجهزة التلسكوبات للبحث عن الكواكب الخارجية. شكرًا لك.

مثير للاهتمام للغاية، شخصيًا، لم أكن أعرف شيئًا على الإطلاق عن هذا المفهوم. دعونا نكتشف ذلك معا...

أولاً، دعونا نفهم أي نوع من هذه الكواكب. كوكب خارج المجموعة الشمسية هو كوكب يقع خارج النظام الشمسي (البادئة اليونانية "exo" تعني "الخارج"، "الخارج")، والمصطلح البديل هو كوكب خارج المجموعة الشمسية. الكواكب صغيرة للغاية ومعتمة مقارنة بالنجوم، والنجوم نفسها بعيدة عن الشمس (أقربها يبعد عنا 4.22 سنة ضوئية). لذلك، ظلت مشكلة اكتشاف الكواكب القريبة من النجوم الأخرى غير قابلة للحل لفترة طويلة.

تم اكتشاف مثل هذه الكواكب لأول مرة بشكل غير مباشر في التسعينيات من خلال "الاهتزاز" الخافت للنجوم التي تدور حولها. بحلول منتصف عام 2001، تم اكتشاف أنظمة كوكبية حوالي 58 نجمًا قريبًا من الشمس ونجمين نابضين راديويين، وفي بعض الحالات تم اكتشاف أنظمة لعدة كواكب، لكن حتى الآن لم يتم رصد ودراسة أي منها بشكل مباشر. تتيح القياسات الدقيقة لحركات النجم تقدير كتل أكبر أعضاء نظامه الكوكبي ومعلمات مداراتهم. من الممكن أن بعض الكواكب الخارجية ليست جزءًا من أنظمة محيطة بالنجوم مثل النظام الشمسي، ولكنها تتحرك في الفضاء بين النجوم من تلقاء نفسها.

وجاء أول تقرير موثوق عن رصد كوكب يقع بالقرب من نجم آخر في نهاية عام 1995. بعد عشر سنوات فقط، حصل هذا الإنجاز على "جائزة نوبل للشرق" - جائزة السير ران شو. للسنة الثالثة، يتبرع قطب الإعلام في هونغ كونغ بمليون دولار للعلماء الذين حققوا إنجازات خاصة في علم الفلك والرياضيات وعلوم الحياة، بما في ذلك الطب. والفائزان لعام 2005 في علم الفلك هما ميشيل مايور من جامعة جنيف (سويسرا) وجيفري مارسي من جامعة كاليفورنيا في بيركلي (الولايات المتحدة الأمريكية)، اللذين تسلما الجائزة في حفل أقيم في هونغ كونغ من يدي مؤسسها البالغ من العمر 98 عامًا. -السيد شو القديم. في الفترة التي تلت اكتشاف أول كوكب خارج المجموعة الشمسية، اكتشفت فرق البحث بقيادة هؤلاء العلماء عشرات الكواكب البعيدة الجديدة، وكان علماء الفلك الأمريكيون بقيادة مارسي يمثلون 70 من أول 100 اكتشاف. وبهذه الطريقة، قاموا بنوع من الانتقام من مجموعة مايور السويسرية، التي كانت في عام 1995 متقدمة على الأمريكيين بشهرين بتقريرها عن أول كوكب خارج المجموعة الشمسية.

تكنولوجيا تحديد الهوية

أول من رأى الكواكب القريبة من النجوم الأخرى من خلال التلسكوب كان عالم الرياضيات والفلكي الهولندي كريستيان هويجنز في القرن السابع عشر. ومع ذلك، لم يتمكن من العثور على أي شيء، لأن هذه الأشياء غير مرئية حتى مع التلسكوبات الحديثة القوية. وهي تقع بعيدة بشكل لا يصدق عن الراصد، وأحجامها صغيرة مقارنة بالنجوم، والضوء المنعكس ضعيف. وأخيرًا، يقعون بالقرب من نجمهم الأصلي. ولهذا السبب، عند مراقبتها من الأرض، لا يمكن ملاحظة سوى ضوءها الساطع، والنقاط الخافتة للكواكب الخارجية "تغرق" ببساطة في إشعاعها. ولهذا السبب، ظلت الكواكب خارج النظام الشمسي غير معروفة لفترة طويلة.

في عام 1995، قام عالما الفلك ميشيل مايور وديدييه كيلوز من جامعة جنيف، أثناء إجراء ملاحظات في مرصد هوت بروفانس في فرنسا، بتسجيل كوكب خارج المجموعة الشمسية بشكل موثوق لأول مرة. وباستخدام مطياف فائق الدقة، اكتشفوا أن النجم 51 في كوكبة بيجاسوس "يتمايل" بفترة تزيد قليلاً عن أربعة أيام أرضية. (الكوكب الذي يدور حول النجم يهزه بتأثير جاذبيته، ونتيجة لذلك، بسبب تأثير دوبلر، يمكن ملاحظة تحول في طيف النجم). وسرعان ما أكد علماء الفلك الأمريكيون جيفري مارسي هذا الاكتشاف وبول بتلر. وبعد ذلك، تم اكتشاف 180 كوكبًا خارجيًا آخر باستخدام نفس طريقة تحليل التغيرات الدورية في أطياف النجوم. تم العثور على عدة كواكب باستخدام ما يسمى بالطريقة الضوئية، عن طريق تغيير سطوع النجم بشكل دوري عندما يكون الكوكب بين النجم والراصد. وهذه هي الطريقة المستخدمة للبحث عن الكواكب الخارجية على القمر الصناعي COROT الفرنسي، وكذلك على محطة كيبلر الأمريكية.

محطة كيبلر

لا توجد حتى الآن نظرية موثوقة تشرح كيفية تشكل الأنظمة الكوكبية للنجوم. لا توجد سوى فرضيات علمية حول هذا الموضوع. وتشير أكثرها شيوعًا إلى أن الشمس والكواكب نشأت من سحابة واحدة من الغاز والغبار، وهي سديم كوني دوار. من الكلمة اللاتينية سديم ("سديم")، كانت هذه الفرضية تسمى "سديم". ومن الغريب أنها قديمة جدًا - قرنين ونصف القرن. بدأت الأفكار الحديثة حول تكوين الكواكب في عام 1755، عندما نُشر كتاب "التاريخ الطبيعي العام ونظرية السماوات" في كونيغسبرغ. كانت مملوكة لقلم خريج غير معروف من جامعة كونيغسبيرغ يبلغ من العمر 31 عامًا، إيمانويل كانت، الذي كان في ذلك الوقت مدرسًا منزليًا لأطفال ملاك الأراضي وقام بالتدريس في الجامعة. ومن المحتمل جدًا أن يكون كانط قد حصل على فكرة أصل الكواكب من سحابة غبار من كتاب نشره عام 1749 للكاتب الصوفي السويدي إيمانويل سويدنبورج (1688-1772)، الذي افترض (على حد قوله، قيل له بواسطة الملائكة) حول تشكل النجوم نتيجة حركة المواد الدوامية للسديم الكوني. على أي حال، من المعروف أن كتاب سويدنبورج الباهظ الثمن، الذي عرضت فيه هذه الفرضية، تم شراؤه من قبل ثلاثة أفراد فقط، أحدهم كانط. أصبح كانط فيما بعد مشهورًا باعتباره مؤسس الفلسفة الكلاسيكية الألمانية.

لكن الكتاب عن الجنة ظل معروفا قليلا، لأن ناشره سرعان ما أفلس وظلت الدورة الدموية بأكملها تقريبا غير مباعة. ومع ذلك، فإن فرضية كانط حول ظهور الكواكب من سحابة الغبار - الفوضى الأصلية - تبين أنها عنيدة للغاية وفي الأوقات اللاحقة كانت بمثابة الأساس للعديد من الحجج النظرية. في عام 1796، طرح عالم الرياضيات والفلكي الفرنسي بيير سيمون لابلاس، الذي لم يكن على دراية بعمل كانط، فرضية مماثلة حول تكوين كواكب النظام الشمسي من سحابة غازية وقدم مبررًا رياضيًا لها. ومنذ ذلك الحين، أصبحت فرضية كانط لابلاس هي الفرضية الرائدة في مجال نشأة الكون، والتي تشرح كيفية نشوء شمسنا والكواكب. تم لاحقًا تنقيح الأفكار حول أصل الغاز والغبار للشمس والكواكب واستكمالها وفقًا لمعلومات جديدة حول خصائص المادة وبنيتها.

من المفترض اليوم أن تكوين الشمس والكواكب بدأ منذ حوالي 10 مليارات سنة. تتكون السحابة الأولية من 3/4 هيدروجين و1/4 هيليوم، وكانت نسبة جميع العناصر الكيميائية الأخرى ضئيلة. تنضغط السحابة الدوارة تدريجيًا تحت تأثير الجاذبية. تركز الجزء الأكبر من المادة في مركزها، والذي أصبح تدريجيا أكثر كثافة لمثل هذه الحالة التي بدأ فيها التفاعل النووي الحراري بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة والضوء، أي نجم اندلع - شمسنا. واكتسبت بقايا سحابة الغاز والغبار التي تدور حولها تدريجياً شكل قرص مسطح. بدأت تظهر فيها جلطات من المادة الأكثر كثافة، والتي "امتزجت" على مدى مليارات السنين لتشكل الكواكب. علاوة على ذلك، ظهرت الكواكب لأول مرة بالقرب من الشمس. كانت هذه تكوينات صغيرة نسبيًا ذات كثافة عالية - كرات حجرية حديدية وحجرية - كواكب أرضية. بعد ذلك، تشكلت الكواكب العملاقة، التي تتكون أساسًا من الغازات، في منطقة أبعد عن الشمس. وهكذا، لم يعد قرص الغبار الأصلي موجودا، وتحول إلى نظام كوكبي. قبل عدة سنوات، ظهرت فرضية للجيولوجي الأكاديمي أ.أ. Marakushev، والذي يُفترض بموجبه أن الكواكب الأرضية في الماضي كانت أيضًا محاطة بأصداف غازية واسعة النطاق وكانت تبدو وكأنها كواكب عملاقة. وتدريجيًا، تم نقل هذه الغازات بعيدًا إلى أطراف النظام الشمسي، ولم يبق بالقرب من الشمس سوى النوى الصلبة للكواكب العملاقة السابقة، والتي أصبحت الآن كواكب أرضية. تعكس هذه الفرضية أحدث البيانات عن الكواكب الخارجية، وهي عبارة عن كرات من الغاز تقع بالقرب من نجومها. ربما في المستقبل، تحت تأثير التدفئة وتدفقات الرياح النجمية (جزيئات البلازما عالية السرعة المنبعثة من النجم)، سيفقدون أيضًا أجواء قوية ويتحولون إلى توائم الأرض والزهرة والمريخ.

الكواكب الخارجية غير عادية للغاية. يتحرك بعضها على طول مدارات طويلة للغاية، مما يؤدي إلى تغيرات كبيرة في درجة الحرارة، في حين أن البعض الآخر، بسبب موقعه القريب للغاية من النجم، يتم تسخينه باستمرار إلى +1200 درجة مئوية. هناك كواكب خارجية تقوم بدورة كاملة حول نجمها خلال يومين أرضيين فقط، فهي تتحرك بسرعة كبيرة في مداراتها. تشرق على بعضها "شمسان" أو حتى ثلاث "شموس" في وقت واحد - تدور هذه الكواكب حول نجوم تشكل جزءًا من نظام مكون من نجمين أو ثلاثة نجوم تقع بالقرب من بعضها البعض. في البداية، أذهلت هذه الخصائص المتنوعة للكواكب الخارجية علماء الفلك. كان علينا إعادة النظر في العديد من النماذج النظرية الراسخة لتكوين الأنظمة الكوكبية، لأن الأفكار الحديثة حول تكوين الكواكب من سحابة كوكبية أولية من المادة تعتمد على السمات الهيكلية للنظام الشمسي. ويعتقد أنه في المنطقة الأكثر سخونة بالقرب من الشمس، ظلت المواد الحرارية - المعادن والصخور، والتي تم تشكيل الكواكب الأرضية منها. وهربت الغازات إلى منطقة أكثر برودة وأبعد، حيث تكثفت لتشكل كواكب عملاقة. بعض الغازات التي انتهت عند الحافة ذاتها، في المنطقة الأكثر برودة، تحولت إلى جليد، مكونة العديد من الكواكب الصغيرة. ومع ذلك، بين الكواكب الخارجية، هناك صورة مختلفة تماما: عمالقة الغاز تقع بالقرب من نجومهم تقريبا.

معظم الكواكب الخارجية المكتشفة عبارة عن كرات عملاقة من الغاز تشبه كوكب المشتري، وتبلغ كتلتها النموذجية حوالي 100 كتلة الأرض. هناك حوالي 170 منهم، أي 90٪ من المجموع. من بينها خمسة أصناف. والأكثر شيوعًا هي "عمالقة الماء"، وقد سُميت بهذا الاسم لأنه، وفقًا لبعدها عن النجم، يجب أن تكون درجة حرارتها مماثلة لدرجة حرارة الأرض. ولذلك فمن الطبيعي أن نتوقع أنها محاطة بسحب من بخار الماء أو بلورات الجليد. بشكل عام، يجب أن تبدو هذه "العمالقة المائية" الـ54 وكأنها كرات بيضاء مزرقة. التالي الأكثر شيوعًا هو 42 "كوكب المشتري الساخن". وهي قريبة جدًا من نجومها (أقرب 10 مرات من الأرض من الشمس)، وبالتالي فإن درجة حرارتها تتراوح من +700 إلى +1200 درجة مئوية. يُعتقد أن غلافها الجوي أرجواني مائل إلى البني مع خطوط داكنة من السحب المصنوعة من غبار الجرافيت. وهو أكثر برودة قليلاً في 37 كوكباً خارج المجموعة الشمسية ذات جو أرجواني مزرق، يُطلق عليه "كواكب المشتري الدافئة"، والتي تتراوح درجات حرارتها من +200 إلى +600 درجة مئوية. هناك 19 "عملاقًا من حمض الكبريتيك" يقعون في مناطق أكثر برودة من الأنظمة الكوكبية. ومن المفترض أنها مغطاة بغطاء سحابي من قطرات حمض الكبريتيك - كما هو الحال على كوكب الزهرة. يمكن لمركبات الكبريت أن تعطي هذه الكواكب لونًا أبيض مصفرًا. تقع "عمالقة الماء" المذكورة بالفعل بعيدًا عن النجوم المقابلة، وفي المناطق الأكثر برودة يوجد 13 "توأمًا للمشتري"، والتي تتشابه في درجة حرارتها مع كوكب المشتري الحقيقي (من -100 إلى -200 درجة مئوية على السطح الخارجي). سطح الطبقة السحابية) وربما تبدو متشابهة تقريبًا - مع خطوط من السحب بيضاء مزرقة وبيج، تتخللها بقع بيضاء وبرتقالية من دوامات كبيرة.
بالإضافة إلى الكواكب الغازية العملاقة، تم اكتشاف عشرات الكواكب الخارجية الأصغر في العامين الماضيين. إنها قابلة للمقارنة من حيث الكتلة مع "العمالقة الصغيرة" في النظام الشمسي - أورانوس ونبتون (من 6 إلى 20 كتلة أرضية). أطلق علماء الفلك على هذا النوع اسم "نبتون". من بينها أربعة أصناف. "نبتون الساخنة" هي الأكثر شيوعا، حيث تم اكتشاف تسعة منها. وهي تقع بالقرب من نجومها ولذلك فهي شديدة الحرارة. كما تم العثور على اثنين من "نبتون الباردة"، أو "عمالقة الجليد"، على غرار نبتون من النظام الشمسي. بالإضافة إلى ذلك، يتم تصنيف اثنين من "الأرض الفائقة" أيضًا على هذا النوع - كواكب أرضية ضخمة لا تتمتع بغلاف جوي كثيف وسميك مثل تلك الخاصة بالكواكب العملاقة. ويعتبر أحد "كواكب الأرض الفائقة" "ساخنًا"، ويذكرنا في خصائصه بكوكب الزهرة الذي يحتمل جدًا أن يكون به نشاط بركاني. ومن ناحية أخرى، "الباردة"، يُفترض وجود محيط مائي، وقد أطلق عليه بالفعل اسم Oceanid بشكل غير رسمي. بشكل عام، الكواكب الخارجية ليس لها أسماء خاصة بها بعد، ويتم تحديدها بواسطة حرف من الأبجدية اللاتينية يضاف إلى رقم النجم الذي تدور حوله. تعتبر الأرض العملاقة الباردة أصغر الكواكب الخارجية. تم اكتشافه عام 2005 نتيجة بحث مشترك أجراه 73 عالم فلك من 12 دولة. تم إجراء عمليات المراقبة في ستة مراصد - في تشيلي وجنوب أفريقيا وأستراليا ونيوزيلندا وجزر هاواي. هذا الكوكب بعيد جدًا عنا – 20 ألف سنة ضوئية.

وبطبيعة الحال، فإن الاهتمام الأكبر هو تلك الكواكب الخارجية التي قد توجد عليها الحياة. للبدء في البحث عن "إخوة في الاعتبار" في الفضاء بشكل هادف، يجب عليك أولاً العثور على كوكب ذو سطح صلب يمكن أن يعيشوا عليه افتراضيًا. ومن غير المرجح أن يطير كائنات فضائية في أجواء الكواكب الغازية العملاقة أو يسبح في أعماق المحيطات. بالإضافة إلى السطح الصلب، تحتاج أيضًا إلى درجة حرارة مريحة، فضلاً عن غياب الإشعاع الضار الذي يتعارض مع الحياة (على الأقل مع أشكال الحياة المعروفة لنا). تعتبر الكواكب التي تحتوي على الماء صالحة للسكن. لذلك، يجب أن يكون متوسط ​​درجة الحرارة على سطحها حوالي 0 درجة مئوية (يمكن أن تنحرف بشكل كبير عن هذه القيمة، ولكن لا تتجاوز +100 درجة مئوية). على سبيل المثال، يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة على سطح الأرض +15 درجة مئوية، ويتراوح نطاق التقلبات من -90 إلى +60 درجة مئوية. مناطق الفضاء التي تتمتع بظروف مواتية لتطور الحياة كما نعرفها على الأرض يطلق عليها علماء الفلك "المناطق الصالحة للسكن". تعد الكواكب الأرضية وأقمارها الصناعية الموجودة في مثل هذه المناطق هي الأماكن الأكثر احتمالية لظهور أشكال الحياة خارج كوكب الأرض. من الممكن ظهور ظروف مواتية في الحالات التي يقع فيها الكوكب في منطقتين صالحتين للسكن في وقت واحد - المنطقة المحيطة بالنجم والمجرة.

المنطقة المحيطة بالنجم (تسمى أحيانًا "الغلاف البيئي") عبارة عن غلاف كروي وهمي حول نجم تسمح درجة الحرارة على سطح الكواكب بوجود الماء فيه. كلما كان النجم أكثر سخونة، كلما كانت هذه المنطقة أبعد منه. وفي نظامنا الشمسي، لا توجد مثل هذه الظروف إلا على الأرض. ويقع الكوكبان الأقرب إليها، الزهرة والمريخ، على حدود هذه الطبقة بالضبط - كوكب الزهرة في الجانب الساخن، والمريخ في الجانب البارد. لذا فإن موقع الأرض مناسب جدًا. ولو كان أقرب إلى الشمس لتبخرت المحيطات وصار سطحه صحراء حارة. وبعيدًا عن الشمس، سيحدث التجلد العالمي وستتحول الأرض إلى صحراء فاترة. المنطقة المجرية الصالحة للسكن هي تلك المنطقة من الفضاء الآمنة لظهور الحياة. ويجب أن تكون مثل هذه المنطقة قريبة بدرجة كافية من مركز المجرة لتحتوي على العديد من العناصر الكيميائية الثقيلة اللازمة لتكوين الكواكب الصخرية. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون هذه المنطقة على مسافة معينة من مركز المجرة لتجنب الانفجارات الإشعاعية التي تحدث أثناء انفجارات السوبرنوفا، وكذلك الاصطدامات الكارثية مع العديد من المذنبات والكويكبات، والتي يمكن أن تحدث بسبب تأثير الجاذبية. من النجوم المتجولة. تحتوي مجرتنا، درب التبانة، على منطقة صالحة للسكن على بعد حوالي 25000 سنة ضوئية من مركزها. ومرة أخرى، كنا محظوظين لأن النظام الشمسي كان في منطقة مناسبة من مجرة ​​درب التبانة، والتي، وفقا لعلماء الفلك، تضم حوالي 5٪ فقط من جميع النجوم في مجرتنا.
إن عمليات البحث المستقبلية عن الكواكب الأرضية القريبة من النجوم الأخرى، والتي تم التخطيط لها بمساعدة المحطات الفضائية، تستهدف على وجه التحديد تلك المناطق الملائمة للحياة. وهذا سيحد بشكل كبير من منطقة البحث ويعطي الأمل في اكتشاف الحياة خارج الأرض. لقد تم بالفعل تجميع قائمة تضم 5000 من أكثر النجوم الواعدة. سيتم أولاً دراسة المناطق المحيطة بـ 30 نجمًا من هذه القائمة، والتي يعتبر موقعها الأكثر ملائمة لنشوء الحياة.

بناءً على كتلتها، تنقسم جميع الكواكب إلى 3 أنواع: الكواكب العملاقة (مثل المشتري وزحل)، والنبتون (مثل أورانوس ونبتون)، والكواكب الأرضية، أو الأرض (مثل الأرض والزهرة). تمتد الحدود بين العمالقة ونبتون على طول خط ظهور الهيدروجين المعدني في باطن الكواكب (حوالي 60 كتلة الأرض أو 0.19 كتلة المشتري). تم رسم الحدود بين نبتون والأرض بشكل تعسفي على طول 7 كتل أرضية (ببساطة لأن أورانوس بكتلته 14 كتلة أرضية لا يزال نبتون واضحًا، ومن الواضح أن الأرض بالفعل كوكب أرضي). من الممكن أن توجد في حدود 3-10 كتلة أرضية كواكب تختلف خصائصها بشكل حاد عن كل من خصائص نبتون وخصائص الكواكب الأرضية، لكن حتى يتم اكتشافها فعليًا، لن نضاعف الكيانات بما يتجاوز ما هو ضروري .

هناك العديد من الاختلافات المهمة بين الكواكب العملاقة من جهة، ونبتون من جهة أخرى، بجانب الكتلة. وبذلك فإن التركيب الكيميائي للكواكب العملاقة قريب من التركيب الكيميائي النجمي، أي أنها تحتوي على النجوم. وهي تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم مع خليط صغير (عدة بالمائة) من العناصر الثقيلة. تتكون نبتون بشكل أساسي من الجليد (جليد الماء والميثان والأمونيا وكبريتيد الهيدروجين) مع خليط ملحوظ من الصخور (السيليكات والألومينوسيليكات)، ولا تتجاوز كمية الهيدروجين والهيليوم في تركيبها 15-20٪. أخيرًا، لا تُحرم الكواكب الأرضية من الهيدروجين والهيليوم فحسب، بل أيضًا من الجليد إلى حد كبير، وتتكون بشكل أساسي من سيليكات ممزوجة بالحديد.

دعونا نلخص خصائص الكواكب حسب كتلتها.

1. الكواكب العملاقة، تتراوح كتلتها من 0.19 إلى 13 كتلة المشتري. وهي تختلف في التركيب الكيميائي النجمي تقريبًا، أي. تتكون بشكل رئيسي من الهيدروجين والهيليوم. أنها تدور بسرعة. بسبب الضغط الهائل في أحشاء الكوكب، يمر الهيدروجين إلى الطور المعدني (أو، بمعنى آخر، يتحلل). نصف قطر الكواكب، بدءًا من 0.3 كتلة المشتري إلى حدود الأقزام البنية (13 كتلة المشتري)، يقترب من نصف قطر المشتري، أي ما يقرب من 10-11 مرة نصف قطر الأرض. الاستثناء هو ما يسمى "كواكب المشتري الساخنة" هي كواكب عملاقة تقع بالقرب من نجمها وتبلغ درجة حرارتها الفعلية أكثر من 1000 كلفن. يتم تسخين غلافها الجوي بقوة بواسطة ضوء نجم قريب، مما يزيد من نصف قطر الكوكب الظاهري إلى 1-1.4 نصف قطر كوكب المشتري. يتراوح متوسط ​​كثافة الكواكب العملاقة من 0.28 جم/سم3 (أكثر كواكب المشتري الحارة تخلخلًا) إلى 12 جم/سم3 (أضخم الكواكب العملاقة التي تبلغ كتلتها 10-12 كتلة المشتري). وتتجاوز سرعة الإفلات الثانية لهذه الكواكب 37 كم/ثانية وتتراوح عادة بين 45-70 كم/ثانية. على الأرجح، تمتلك جميع الكواكب العملاقة مجالًا مغناطيسيًا قويًا، والذي يشتد مع زيادة كتلة الكوكب.
والكواكب العملاقة في النظام الشمسي هي المشتري وزحل.

2. نبتون، تتراوح كتلته من 7 إلى 60 كتلة أرضية (0.022 - 0.19 كتلة المشتري). وتتكون في الغالب من الجليد (الماء والأمونيا والميثان وكبريتيد الهيدروجين) والصخور، وتشكل حوالي ربع الكتلة الإجمالية للكوكب. ولا تتجاوز حصة الهيدروجين والهيليوم في تكوين الكوكب 15-20%. الضغط في الأعماق لا يكفي لانتقال الهيدروجين إلى الطور المعدني. نصف القطر قريب من 4 أنصاف أقطار الأرض. متوسط ​​الكثافة 1.3-2.2 جم/سم3، وسرعة الهروب الثانية 18-30 كم/ثانية. يختلف المجال المغناطيسي كثيرًا عن المجال ثنائي القطب (على سبيل المثال، قد يكون للكوكب قطبان شماليان وقطبان جنوبيان).
في النظام الشمسي، نبتون هما أورانوس ونبتون.

3. الكواكب الأرضية كتلتها أقل من 7 أضعاف كتلة الأرض. وهي تتكون بشكل رئيسي من السيليكات (المكون الصخري) والحديد. متوسط ​​الكثافة 3.5-6 جم/سم3. نصف قطرها أقل من 2 نصف قطر الأرض.
والكواكب الأرضية في النظام الشمسي هي عطارد والزهرة والأرض والمريخ.

الآن دعونا نلقي نظرة على أفضل 10 كواكب خارجية تم العثور عليها.

اكتشف علماء الفلك أول كوكب خارج نظامنا الشمسي في عام 1989. لقد كان PSR 1257+12 b، والذي كان يدور حول نجم نابض. وخلال الفترة الماضية، تبين أن معظم الكواكب الخارجية المكتشفة -وهناك أكثر من 500 منها- هي ما يسمى بالمشتريات الساخنة، أي العمالقة الغازية، التي يوجد الكثير منها في مدارات قريبة جدا من نجومها الأم. لكن هذا أمر طبيعي، حيث أن الطرق الحالية للبحث عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية تعتمد إما على قياس دقيق للغاية لاهتزاز النجم تحت تأثير جاذبية الكواكب (طريقة السرعة الشعاعية)، أو على تسجيل التغيرات في سطوع الكواكب. وهو نجم في لحظة مرور كوكب من أمام قرصه (طريقة العبور)، لذا فقد تم بالفعل اكتشاف أكثر من 500 عالم خارج المجموعة الشمسية حيث لا توجد كواكب متشابهة تماما. لكن هذا هو جمال كوننا، الذي يُبهجنا بإثارة التنوع. نحن ندعوك للتعرف على الكواكب الخارجية العشرة الأكثر إثارة للاهتمام، وفقًا لمحرري موقع kosmos-x.net.ru، التي اكتشفها علماء الفلك.

جليسي 581 جرام. رسم توضيحي لزينة ديريتسكي، العلوم الوطنية.

جليسي 581 جرام- كوكب يدور حول النجم جليسي 581 على مسافة حوالي 20 سنة ضوئية من الأرض. يقع Gliese 581g في "المنطقة الصالحة للسكن"، أي على مسافة من النجم بحيث يتلقى الكمية المطلوبة من الطاقة النجمية لوجود الماء السائل عليه. ويعتقد بعض علماء الفلك أن نظام جليسي 581 لا يضم أربعة كواكب، بل ستة.

يطلق عليها اسم تريس-4. رسم توضيحي لجيفري هول، مرصد لويل.

يطلق عليها اسم تريس-4- عملاق غازي يبعد عنا 1400 سنة ضوئية، ويدور في مدار قريب جدا من نجمه ويكمل دورة كاملة حوله في ثلاثة أيام فقط. بقطر يبلغ 1.7 مرة قطر المشتري، ينتمي TrES-4 إلى فئة الكواكب "المنتفخة" ذات الكثافة المنخفضة للغاية.

ابسلون اريداني ب. ناسا، وكالة الفضاء الأوروبية، ج.ف. بنديكت (جامعة تكساس، أوستن).

ابسلون اريداني بهو كوكب خارج المجموعة الشمسية تم اكتشافه حول النجم الشبيه بالشمس أبسيلون إيريداني، والذي يبعد عن الأرض 10.5 سنة ضوئية فقط. إنه قريب جدًا منا لدرجة أن علماء الفلك سيتمكنون قريبًا من تصويره. يقع كوكب Upsilon Eridani b بعيدًا جدًا عن نجمه بحيث لا يمكن تواجد الماء السائل هناك، لكن العلماء يعتقدون أنه ليس الكوكب الوحيد في نظام Upsilon Eridani - فقد تكون هناك عوالم أخرى في المنطقة الصالحة للسكن.

كوروت-7ب. رسم توضيحي ESO/L. كلكادا.

كوروت-7بهو أول عالم صخري يتم اكتشافه خارج نظامنا الشمسي. رغم أن هذا في الواقع جحيم حقيقي. ويبعد الكوكب عنا 400 سنة ضوئية، ويبلغ نصف قطره خمسة أضعاف نصف قطر الأرض تقريبًا، ويصنف على أنه "أرض خارقة". ويقع في مدار قريب جداً من نجمه الأم (0.0172 وحدة فلكية)، وتبلغ فترة دورانه حوالي 20 ساعة. درجة الحرارة على الجانب المضيء من الكوكب مرتفعة للغاية: حوالي 2000 درجة مئوية.

اتش دي 188753 أب. رسم توضيحي بواسطة Planetquest/Caltech التابع لناسا/مختبر الدفع النفاث.

اتش دي 188753 أب- عملاق الغاز الساخن، والذي يسمى أيضًا تاتوين (تذكر فيلم جيه لوكاس "حرب النجوم"). ومع ذلك، وعلى عكس غروب الشمس المذهل ثنائي النجوم الذي شاهده الشاب لوك سكاي ووكر، يمكن رؤية ثلاث شموس في سماء HD 188753 Ab، حيث يقع الكوكب في نظام ثلاثي النجوم على مسافة 149 سنة ضوئية تقريبًا من الأرض . كما أنه حار جدًا لأنه يدور بالقرب من النجم الرئيسي، ويكمل مداره خلال 3.5 أيام فقط.

أوجل-2005-BLG-390L ب. رسم توضيحي بواسطة ESO.

كوكب خارج المجموعة الشمسية أوجل-2005-BLG-390L بتبلغ درجة حرارة سطحه -220 درجة مئوية، وهو أبرد عالم اكتشفه علماء الفلك حتى الآن. بقطر أكبر بـ 5.5 مرة من قطر الأرض، تم تصنيف OGLE-2005-BLG-390L B على أنه "أرض خارقة" ويدور حول نجم قزم أحمر على بعد 28000 سنة ضوئية من الأرض.

دبور-12ب. رسم توضيحي لوكالة الفضاء الأوروبية/ ناسا/ فريدريك بونت، مرصد جامعة جنيف.

دبور-12ب، مثل معظم الكواكب الخارجية المعروفة التي اكتشفها علماء الفلك، هو عالم غازي كبير يبعد حوالي 870 سنة ضوئية عن الأرض. ويبلغ حجم الكوكب الخارجي ضعف حجم كوكب المشتري تقريبًا. يدور WASP-12b حول نجمه على مسافة قريبة جدًا - ما يزيد قليلاً عن 1.5 مليون كيلومتر - وهو الكوكب الأكثر سخونة، حيث تبلغ درجة حرارة سطحه حوالي 2200 درجة مئوية.

عمليات المسح-10. التوضيح ناسا.

عمليات المسح-10- كوكب خارج المجموعة الشمسية له أقصر فترة دوران حول نجم معروفة للعلماء: حيث يكمل دورة واحدة في 10 ساعات فقط. وتقع على مسافة حوالي 22000 سنة ضوئية من الأرض.

كوكو تاو 4. رسم توضيحي لناسا.

كوكو تاو 4- أحد أصغر الكواكب الخارجية، عمره أقل من مليون سنة. وتقع على بعد حوالي 420 سنة ضوئية من الأرض. وخلص علماء الفلك إلى وجود هذا الكوكب بعد اكتشاف ثقب في القرص الغباري الذي يحيط بالنجم. ويدور الثقب، الذي يبلغ حجمه 10 أضعاف حجم الأرض، حول النجم، ومن المحتمل أن يكون نتيجة لدوران الكوكب، مما يؤدي إلى تطهير الفضاء المحيط به من الغبار والغاز.

HD 209458 ب. رسم توضيحي لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجي بيكون (STScI).

HD 209458 ب (أوزوريس)- كوكب مذنب يقع على مسافة 153 سنة ضوئية من الأرض. ويزن أقل بقليل من كوكب المشتري ويكمل دورة كاملة حول النجم في 3.5 أيام فقط. تم اكتشاف أن أوزوريس لديه عمود طويل من الغاز من الغلاف الجوي الخاص به. وأظهر تحليل هذا "الذيل" أنه يحتوي على عناصر خفيفة وثقيلة (مثل الكربون والسيليكون). وفي الوقت نفسه تبلغ درجة حرارة الغلاف الجوي حوالي 1226 درجة مئوية. سمح هذا للعلماء بافتراض أن الكوكب قد تم تسخينه إلى حد كبير بسبب نجمه، حتى أن العناصر الثقيلة يمكن أن تترك غلافه الجوي.

كيف يتم العثور على مثل هذه الكواكب؟

لنفترض أن الراصد موجود عند أقرب نجم لنا، ألفا سنتوري، وينظر نحو النظام الشمسي. عندها ستشرق له شمسنا بسطوع نجم فيغا في سماء الأرض. وسيكون سطوع الكواكب ضعيفًا جدًا: سيكون كوكب المشتري "نجمًا" بقوة 23 درجة، والزهرة - 24 درجة، والأرض وزحل - 25 درجة. وبشكل عام، فإن أكبر التلسكوبات الحديثة ستكون قادرة على اكتشاف مثل هذه الأجسام الخافتة إذا لم تكن هناك نجوم لامعة في السماء بالقرب منها. لكن بالنسبة للمراقب البعيد، فإن الشمس تقع دائمًا بجوار الكواكب: بالنسبة لعالم الفلك من Alpha Centaur، لا تتجاوز المسافة الزاوية لكوكب المشتري من الشمس 4 ثوان قوسية، وبين كوكب الزهرة والشمس 0.5 ثانية قوسية فقط. ثانية. بالنسبة للتلسكوبات الحديثة، فإن اكتشاف نجم خافت للغاية قريب جدًا من نجم لامع يعد مهمة مستحيلة. يقوم علماء الفلك الآن بتصميم أدوات يمكنها حل هذه المشكلة. على سبيل المثال، يمكن تغطية صورة نجم ساطع بشاشة خاصة حتى لا يتداخل ضوءها مع دراسة كوكب قريب. يُطلق على مثل هذا الجهاز اسم "الكرونوغراف النجمي"؛ إنه مشابه في التصميم لـ Lyo للشمس كسوف الشمس كوروناغراف. هناك طريقة أخرى تتضمن "إطفاء" ضوء النجم بسبب تأثير تداخل أشعة الضوء المجمعة بواسطة اثنين أو أكثر من التلسكوبات القريبة - ما يسمى "مقياس التداخل النجمي". نظرًا لأنه يتم ملاحظة النجم والكوكب المجاور له في اتجاهات مختلفة قليلاً، باستخدام مقياس التداخل النجمي (عن طريق تغيير المسافة بين التلسكوبات أو اختيار لحظة المراقبة المناسبة) فمن الممكن إطفاء ضوء النجم بشكل كامل تقريبًا و، وفي الوقت نفسه، تعزيز ضوء الكوكب. كلا الجهازين الموصوفين - الكوروناغراف ومقياس التداخل - حساسان للغاية لتأثير الغلاف الجوي للأرض، لذلك من أجل التشغيل الناجح، من الواضح أنهما سيتعين عليهما تسليمهما إلى مدار أرضي منخفض.

هناك أيضًا طرق مثل
- قياس سطوع النجوم
- قياس موقع النجمة
- قياس سرعة النجم
- البحث الفلكي

ويقوم حاليًا أكثر من 150 عالمًا من علماء الفلك بالبحث عن الكواكب الخارجية في مراصد مختلفة حول العالم، بما في ذلك المجموعة العلمية الأكثر إنتاجية جي مارسي ومجموعة إم ميجور. لتطوير المصطلحات وتنسيق الجهود في هذا المجال، أنشأ الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) مجموعة العمل المعنية بالكواكب خارج المجموعة الشمسية (انظر http://www.ciw.edu/IAU/div3/wgesp/)، وكان أول قائد لها هو انتخب عالم الفلك النظري الأمريكي آلان بوس (A.Boss). تم اقتراح مصطلح مؤقت، والذي بموجبه يجب تسمية "الكوكب" بجسم كتلته أقل من 13 Mu ويدور حول نجم من النوع الشمسي؛ نفس الأجسام، ولكنها تتحرك بحرية في الفضاء بين النجوم، يجب أن تسمى "الأقزام البنية الفرعية" (الأقزام الفرعية البنية). يُستخدم هذا المصطلح الآن فيما يتعلق بعشرات الأجسام الباهتة للغاية التي تم العثور عليها في الفترة 2000-2001 في سديم أوريون وغير المرتبطة بالنجوم. تنبعث بشكل أساسي من الأشعة تحت الحمراء ومن المحتمل أن تقع بين الأقزام البنية والكواكب العملاقة في الكتلة. لا يمكن قول أي شيء محدد عنهم حتى الآن.

في عام 2013، في إطار مشروع مشترك بين الولايات المتحدة الأمريكية وكندا وأوروبا، من المقرر إطلاق تلسكوب فضائي كبير JWST (تلسكوب جيمس ويب الفضائي). يهدف هذا العملاق ذو المرآة التي يبلغ قطرها 6 أمتار، والذي يحمل اسم المدير السابق لوكالة ناسا، إلى استبدال تلسكوب هابل المخضرم في علم الفلك الفضائي. ومن بين مهامها البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية. في نفس العام، سيتم إطلاق مجمع من محطتين أوتوماتيكيتين TPF (Terrestrial Planet Finder)، مصممتين حصريًا لمراقبة الأجواء للكواكب الخارجية المشابهة لأرضنا. وبمساعدة هذا المرصد الفضائي، من المقرر البحث عن الكواكب الصالحة للسكن، وتحليل أطياف قذائفها الغازية للكشف عن بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأوزون، وهي غازات تشير إلى إمكانية وجود الحياة. وأخيرا، في عام 2015، سترسل وكالة الفضاء الأوروبية أسطولا من تلسكوبات داروين إلى الفضاء، مصمما للبحث عن علامات الحياة خارج النظام الشمسي من خلال تحليل تكوين الغلاف الجوي للكواكب الخارجية.

إذا سار استكشاف الكواكب الخارجية في الفضاء وفقًا للخطط، فيمكننا أن نتوقع في غضون عشر سنوات أول أخبار موثوقة عن الكواكب الملائمة للحياة - بيانات عن تكوين الغلاف الجوي المحيط بها وحتى معلومات حول بنية أسطحها.

بشكل عام، كان اكتشاف أول أنظمة الكواكب خارج المجموعة الشمسية أحد أكبر الإنجازات العلمية في القرن العشرين. تم حل المشكلة الأكثر أهمية - النظام الشمسي ليس فريدا؛ يعد تشكل الكواكب القريبة من النجوم مرحلة طبيعية من تطورها. وفي الوقت نفسه، يصبح من الواضح أن النظام الشمسي غير نمطي: إذ أن كواكبه العملاقة، التي تتحرك في مدارات دائرية خارج «منطقة الحياة» (منطقة درجات الحرارة المعتدلة حول الشمس)، تسمح بوجود كواكب أرضية، إحداها الأرض. ، للوجود في هذه المنطقة لفترة طويلة - لها محيط حيوي. على ما يبدو، نادرا ما تتمتع أنظمة الكواكب الأخرى بهذه الجودة.

القيام بجولة في محطة الفضاء الدولية

ويبلغ إجمالي عدد الكواكب الخارجية في مجرة ​​درب التبانة أكثر من 100 مليار. الكوكب الخارجي هو كوكب يقع خارج نظامنا الشمسي. حاليًا، اكتشف العلماء جزءًا صغيرًا فقط منهم. حول الكواكب العشرة الأكثر روعة في هذا المنشور.

أحلك كوكب خارج المجموعة الشمسية هو العملاق الغازي البعيد بحجم المشتري TrES-2b.

وأظهرت القياسات أن الكوكب TrES-2b يعكس أقل من واحد في المئة من الضوء، مما يجعله أكثر سوادًا من الفحم وأكثر قتامة بشكل طبيعي من أي كوكب في النظام الشمسي. تم نشر العمل على هذا الكوكب في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. يعكس Planet TrES-2b ضوءًا أقل حتى من طلاء الأكريليك الأسود، لذا فهو عالم مظلم حقًا.

تريس-4

أكبر كوكب موجود في الكون هو TrES-4. تم اكتشافه عام 2006 ويقع في كوكبة هرقل. ويدور الكوكب، المسمى TrES-4، حول نجم يبعد حوالي 1400 سنة ضوئية عن كوكب الأرض.

يدعي الباحثون أن قطر الكوكب المكتشف أكبر بحوالي مرتين (بشكل أكثر دقة 1.7) من قطر كوكب المشتري (هذا هو أكبر كوكب في النظام الشمسي). تبلغ درجة حرارة TrES-4 حوالي 1260 درجة مئوية.

كوروت-7ب

يستمر العام على COROT-7b ما يزيد قليلاً عن 20 ساعة. ليس من المستغرب أن يكون الطقس في هذا العالم غريبًا، بعبارة ملطفة.

اقترح علماء الفلك أن الكوكب يتكون من صخور صلبة ومصبوبة، وليس من الغازات المتجمدة، والتي بالتأكيد سوف تغلي في مثل هذه الظروف. ودرجة الحرارة، وفقا للعلماء، تنخفض من +2000 درجة مئوية على السطح المضاء إلى -200 درجة مئوية على السطح المضاء. ليلة.

دبور-12ب

رأى علماء الفلك كارثة كونية: كان النجم يلتهم كوكبه الذي كان على مقربة منه. نحن نتحدث عن الكوكب الخارجي WASP-12b. تم اكتشافه في عام 2008.

WASP-12b، مثل معظم الكواكب الخارجية المعروفة التي اكتشفها علماء الفلك، هو عالم غازي كبير. ومع ذلك، على عكس معظم الكواكب الخارجية الأخرى، يدور WASP-12b حول نجمه على مسافة قريبة جدًا - ما يزيد قليلاً عن 1.5 مليون كيلومتر (أقرب 75 مرة من الأرض إلى الشمس).

يقول الباحثون إن العالم الواسع للكائن WASP-12b قد بدأ بالفعل في مواجهة موته. أهم مشكلة الكوكب هو حجمه. لقد نما إلى حد أنه لا يستطيع الحفاظ على مادته في مواجهة قوى الجاذبية لنجمه الأصلي. يتخلى WASP-12b عن مادته للنجم بمعدل هائل: ستة مليارات طن في الثانية. في هذه الحالة، سيتم تدمير الكوكب بالكامل بواسطة النجم في حوالي عشرة ملايين سنة. بالمعايير الكونية، هذا قليل جدًا.

كيبلر-10ب

تمكن علماء الفلك، باستخدام التلسكوب الفضائي، من اكتشاف أصغر كوكب صخري خارج المجموعة الشمسية، يبلغ قطره حوالي 1.4 مرة قطر الأرض.

تم تسمية الكوكب الجديد باسم Kepler-10b. ويقع النجم الذي يدور حوله على بعد حوالي 560 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة التنين وهو مشابه لشمسنا. ينتمي Kepler-10b إلى فئة "الأرض الفائقة"، وهو يدور في مدار قريب جدًا من نجمه، ويدور حوله خلال 0.84 يوم أرضي فقط، بينما تصل درجة الحرارة عليه إلى عدة آلاف من الدرجات المئوية. ويقدر العلماء أن قطر كيبلر-10ب يبلغ 1.4 مرة قطر الأرض، وأن كتلته تبلغ 4.5 مرة كتلة الأرض.

اتش دي 189733ب

HD 189733b هو كوكب بحجم المشتري ويدور حول نجمه على بعد 63 سنة ضوئية. وعلى الرغم من أن هذا الكوكب يشبه كوكب المشتري في الحجم، إلا أنه بسبب قربه من نجمه، فهو أكثر سخونة بشكل ملحوظ من العملاق الغازي المهيمن في نظامنا الشمسي. كما هو الحال مع كواكب المشتري الساخنة الأخرى التي تم العثور عليها، فإن دوران هذا الكوكب يتزامن مع حركته المدارية - يواجه الكوكب النجم دائمًا بجانب واحد. الفترة المدارية هي 2.2 يوم أرضي.

كيبلر-16ب

أظهر تحليل البيانات الخاصة بنظام Kepler-16 أن الكوكب الخارجي Kepler-16b، الذي تم اكتشافه فيه في يونيو 2011، يدور حول نجمين في وقت واحد. إذا تمكن أي مراقب من العثور على نفسه على سطح الكوكب، فسوف يرى شمسين تشرق وتغرب، تمامًا كما هو الحال في كوكب تاتوين من ملحمة حرب النجوم الرائعة.

وفي يونيو 2011، أعلن العلماء أن النظام يحتوي على كوكب، وأطلقوا عليه اسم Kepler-16b. وبعد إجراء دراسة تفصيلية أخرى، وجدوا أن Kepler-16b يدور حول نظام نجمي ثنائي في مدار يساوي تقريبًا مدار كوكب الزهرة، ويكمل دورة واحدة كل 229 يومًا.

بفضل الجهود المشتركة لعلماء الفلك الهواة المشاركين في مشروع Planet Hunters وعلماء الفلك المحترفين، تم اكتشاف كوكب في نظام رباعي النجوم. يدور الكوكب حول نجمين، يدوران بدورهما حول نجمين آخرين.

PSR 1257 ب و PSR 1257 ج

كوكبان يدوران حول نجم يحتضر.

كبلر-36ب وكبلر-36ج

الكواكب الخارجية Kepler-36b وKepler-36c - تم اكتشاف هذه الكواكب الجديدة بواسطة تلسكوب كيبلر. هذه الكواكب الخارجية غير العادية قريبة بشكل لافت للنظر من بعضها البعض.

اكتشف علماء الفلك زوجًا من الكواكب الخارجية المتجاورة ذات كثافات مختلفة تدور بالقرب من بعضها البعض. الكواكب الخارجية قريبة جدًا من نجمها وليست في ما يسمى بـ "المنطقة الصالحة للسكن" للنظام النجمي، أي المنطقة التي يمكن أن يتواجد فيها الماء السائل على السطح، لكن هذا ليس ما يجعلها مثيرة للاهتمام. وقد تفاجأ علماء الفلك بالتقارب الشديد بين هذين الكوكبين المختلفين تمامًا: فمدارات الكواكب قريبة مثل أي مدارات أخرى لكواكب مكتشفة سابقًا.

مقدمة

لفترة طويلة كان من الصعب اكتشاف مثل هذه الكواكب، لأن... فهي صغيرة جدًا وغير مرئية على هذه المسافة الهائلة بين النجوم. على سبيل المثال، يستغرق الطيران إلى أقرب نجم بسرعة الضوء أربع سنوات ونصف. ولم يتم اكتشاف كل هذه الكواكب إلا في مجرة ​​درب التبانة وعلى مسافات مختلفة. الأقرب هو Alpha Centauri B b، ويبعد حوالي 4.36 سنة ضوئية. معظم الكواكب الخارجية المكتشفة تشبه عمالقة الغاز كوكب المشتري ونبتون.

ووفقا للعديد من العلماء، فإن العدد الإجمالي لهذه الكواكب في مجرتنا درب التبانة يمكن أن يصل إلى ما يقرب من 100 مليار، ويمكن تصنيف ما يصل إلى 20 مليار من هذه الكواكب على أنها "شبيهة بالأرض". ويعتقد أن حوالي 34% من جميع النجوم الشبيهة بالشمس قد يكون لديها كواكب شبيهة بالأرض في منطقتها الصالحة للسكن. أفضل فرصة للعثور على كوكب صالح للسكن هي البحث بالقرب من الأقزام البنية. مثل هذه النجوم المنقرضة هي الأقدم في مجرتنا، ويمكن أن يصل عمرها إلى 14 مليار سنة، والكواكب في هذه الأنظمة الشمسية أقدم بكثير من أرضنا.

تاريخ اكتشاف الكواكب الخارجية

أول رسالة في التاريخ عن وجود جرم سماوي معين حول نجم آخر كانت من قبل عالم الفلك في مرصد مدراس، الكابتن في.س.جاكوب. ذكرت ملاحظاته في عام 1855 أن هناك احتمالًا كبيرًا لوجود جسم كوني بحجم كوكب في نظام 70 Ophiuchi (نظام ثنائي). وفي وقت لاحق من عام 1890، أكد توماس جيه سي، عالم الفلك في جامعة شيكاغو، تخمين جاكوب. وذكر أن النظام الثنائي 70 Ophiuchi لديه نجم مصاحب غير مرئي له فترة مدارية مدتها 36 عامًا. ومع ذلك، فإن الحسابات التي أجراها عالم الفيزياء الفلكية إف آر مولتون تدحض وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية في هذا النظام، واعتبارًا من عام 2014 لم يتم دحضها.
وفي عام 1916، اكتشف عالم الفلك إدوارد بارنارد نجمًا ظهر كنقطة حمراء سريعة الحركة في السماء المرصعة بالنجوم. هذا النجم الصغير كتلته أقل من 7 أضعاف كتلة الشمس. وبناءً على ذلك، حاول عالم الفلك بيتر فان دي كامب في الستينيات تحديد القمر الصناعي لنجم بارنارد الطائر. وذكر أن النجم له رفيقه الخاص بكتلة تشبه . أثبتت الحسابات الجديدة التي أجراها ج.جاتوود عام 1973 عدم وجود كواكب ضخمة في هذا النجم.
أدى التقدم العلمي في الثمانينيات إلى قيام علماء الفلك باستخدام تقنيات جديدة لاكتشاف الكواكب الخارجية المحتملة. وعلى وجه الخصوص، بدأ البحث باستخدام مقاييس الطيف عالية الدقة وطرق علمية جديدة.

في عام 1989، اكتشف د. لاثام كوكبًا فائق الكتلة (أو قزمًا بنيًا) بالقرب من النجم HD 114762 A. ومع ذلك، لم يتم تأكيد وضعه الكوكبي إلا في عام 1999.

تم اكتشاف الكواكب الأولى التي يحتمل أن تكون قادرة على الحياة - Draugr وPoltergeist - بالقرب من النجم النيوتروني Lich (PSR 1257+12)، وقد اكتشفهما عالم الفلك ألكسندر فولشان في عام 1991. تم التعرف على هذه الكواكب على أنها ثانوية، حيث نشأت بعد انفجار السوبرنوفا.

وفي عام 1995، اكتشف عالما الفلك ميشيل مايور وديدييه كيلوز، باستخدام مطياف فائق الدقة، تمايل النجم هيلفيتيوس (51 بيغاسي) بفترة 4.23 يومًا. ويشبه كوكب ديميديوس المتمايل كوكب المشتري، ولكنه يقع على مقربة من النجم. ويطلق على الكواكب من هذا النوع بين علماء الفلك اسم "المشتريات الساخنة".

وفي وقت لاحق، من خلال قياس السرعة الشعاعية للنجوم والبحث عن تغيراتها الدورية دوبلر (طريقة دوبلر)، تم اكتشاف عدة مئات من الكواكب الخارجية.

في أغسطس 2004، تم اكتشاف الكوكب الأول في نظام النجم سرفانتس (μ Altar) - نبتون كيشوت الساخن. ويدور حول النجم في 9.55 يومًا، على مسافة 0.09 وحدة فلكية. أي أن درجة حرارة السطح ~ 900 كلفن (+626 درجة مئوية)، الكتلة ~ 14 كتلة الأرض.

تم اكتشاف أول أرض عملاقة تدور حول نجم عادي (وليس نجمًا نابضًا) في عام 2005 بالقرب من النجم Gliese 876. وتبلغ كتلته 7.5 كتلة الأرض.

في عام 2004، تم التقاط أول صورة بالأشعة تحت الحمراء للقزم البني المرشح لكوكب خارج المجموعة الشمسية 2M1207.

في 13 نوفمبر 2008، ولأول مرة، أصبح من الممكن الحصول على صورة لنظام كوكبي كامل في وقت واحد - لقطة لثلاثة كواكب تدور حول النجم HR 8799 في كوكبة بيجاسوس. هذا هو أول نظام كوكبي يتم اكتشافه حول نجم أبيض حار من النوع الطيفي المبكر (A5). تم اكتشاف جميع أنظمة الكواكب المكتشفة سابقًا (باستثناء الكواكب المحيطة بالنجوم النابضة) حول نجوم من الفئات اللاحقة (F-M).

وفي 13 نوفمبر 2008، تم أيضًا اكتشاف كوكب داجون لأول مرة حول نجم فم السمكة الكبيرة من خلال الأرصاد المباشرة.

في عام 2011، أعلن ديفيد بينيت من جامعة نوتردام (إنديانا، الولايات المتحدة الأمريكية) عن اكتشاف 10 كواكب منفردة شبيهة بالمشتري باستخدام التعديس الميكروي باستخدام التلسكوب الذي يبلغ قطره 1.8 متر في مرصد جامعة ماونت جون في نيوزيلندا، بناءً على ملاحظات من 2006 إلى 2007. . صحيح أن اثنين منهم قد يكونان أقمارًا صناعية ذات مدارات عالية للنجوم الأقرب إليهما.

في سبتمبر 2011، تم الإعلان عن اكتشاف كوكبين متشابهين، KIC 10905746 b وKIC 6185331 b، من قبل علماء الفلك الهواة كجزء من مشروع Planet Hunters، المصمم لتحليل البيانات التي تم جمعها بواسطة تلسكوب كيبلر. وفي الوقت نفسه، تم ذكر 10 كواكب مرشحة، ولكن في ذلك الوقت تم تحديد اثنين منهم فقط من قبل العلماء على أنهم كواكب خارجية بدرجة كافية من الثقة. تم العثور على الكواكب من قبل المشاركين في المشروع التطوعي من بين البيانات التي قام علماء الفلك المحترفون بغربلتها لسبب أو لآخر، ولولا مساعدة المتطوعين، لربما ظلت هذه الكواكب غير مكتشفة.

في 5 ديسمبر 2011، اكتشف تلسكوب كيبلر أول أرض عملاقة في المنطقة الصالحة للسكن، Kepler-22 b.

في 20 ديسمبر 2011، اكتشف تلسكوب كيبلر أول كواكب خارجية بحجم الأرض وأصغر بالقرب من النجم كيبلر-20 - Kepler-20e (يبلغ نصف قطره 0.87 كتلة الأرض وكتلة من 0.39 إلى 1.67 كتلة الأرض) وكبلر -20 فهرنهايت (0.045 كتلة المشتري و1.03 نصف قطر الأرض).

في 22 فبراير 2012، اكتشف علماء من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية، على مسافة 40 سنة ضوئية من الأرض، أول أرض فائقة، يُفترض أنها كوكب محيطي - GJ 1214 b. تشير البيانات الحديثة من الممرات العابرة إلى أن GJ 1214 b يتمتع بغلاف جوي ممتد من الهيدروجين والهيليوم، ومستويات منخفضة من الميثان وطبقة من السحب عند مستوى ضغط يبلغ 0.5 بار، وهو ما لا يتوافق مع خصائص الغلاف الجوي ذي الهيمنة المستقرة للكوكب. بخار الماء. وتبلغ الفترة المدارية للكوكب حول نجم -قزم أحمر- 38 ساعة، وتبلغ المسافة حوالي 2 مليون كيلومتر. تبلغ درجة الحرارة على سطح الكوكب حوالي 230 درجة مئوية. وفي عام 2015، تم اكتشاف كوكب جديد يشبه كوكب المشتري الشاب.

الطرق الحديثة للكشف عن الكواكب الخارجية في الأنظمة النجمية الأخرى

1. طريقة دوبلر- أصبح القياس الطيفي الطريقة الأكثر شيوعًا لاكتشاف الكواكب الخارجية المحتملة التي تبلغ كتلتها عدة كتل أرضية وتقع بالقرب من كوكب نجمي وغازي عملاق، مع فترة مدارية تصل إلى 10 سنوات. تتضمن الطريقة حساب السرعة الشعاعية للنجم. عندما يدور كوكب حول نجمه، يبدو أنه يهزه، ويغير طيفه (إزاحة دوبلر لطيف النجم). وتمكنت هذه الطريقة من اكتشاف 647 كوكبا في عام 2011.

- تتمثل هذه الطريقة في ملاحظة التغير في سطوع النجم لحظة مرور كوكب على خلفيته. تتطلب هذه الطريقة مراقبة النجم على المدى الطويل، وإذا تم اكتشاف عبور، فإنها تتطلب تأكيدًا متكررًا. وتتمثل ميزة هذه الطريقة في تحديد حجم الكوكب وتكوينه ووجود الغلاف الجوي (باستخدام مطياف). عيب هذه الطريقة هو القدرة على رؤية الكوكب فقط إذا كان في نفس المستوى أثناء المراقبة. اعتبارًا من عام 2011، تم اكتشاف 185 كوكبًا محتملاً.

عند حساب مثل هذه الأجسام، يشترط وجود نجم آخر (يلعب دور العدسة) بين الكوكب المقترح والراصد على الأرض. إذا كان لنجم العدسة أقمار صناعية للكوكب، فسيتم ملاحظة منحنى الضوء غير المتماثل. نادرا ما تستخدم هذه الطريقة، ولكن بمساعدتها من الممكن حساب الكواكب ذات كتلة الأرض.
اعتبارًا من عام 2011، تم حساب 13 كوكبًا باستخدام هذه الطريقة.

ينطوي على تغيير في الحركة المكانية للنجم تحت تأثير إمكانات الجاذبية للكوكب. بشكل أساسي، توضح هذه الطريقة كتلة وحجم كوكب خارجي تم اكتشافه مسبقًا، وعلى وجه الخصوص، تم توضيح أبعاد إبسيلون إيريداني بي.

وهي طريقة متطورة للغاية لاكتشاف الكواكب الأرضية، وتتضمن قياس حزم الطاقة الموجهة المنبعثة من النجم النابض. إذا كان كوكب معين يدور حول النجم النابض، فإن الإشارة المنبعثة لها طابع متذبذب خاص. اعتبارًا من عام 2010، تم اكتشاف 5 كواكب تدور حول نجمين نابضين.

6. الملاحظة المباشرة.باستخدام هذه الطريقة، يمكنك حساب الكواكب البعيدة عن نجمها على مسافة 10 إلى 100 وحدة فلكية. الكواكب البعيدة ساخنة بدرجة كافية بحيث تنجذب الصورة نحو مجموعة مختارة من النجوم. ومن الأمثلة الصارخة على الاكتشاف هو النظام الكوكبي HR 8799. ويشير علماء من وكالة ناسا إلى أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي المزود بمرآة يبلغ طولها 6.5 متر سيكون قادرًا على التعرف مباشرة على الشبكات الخارجية ووجود غلافها الجوي.

أنواع الكواكب الخارجية التي اكتشفها علماء الفلك

نظرًا لحجمها الهائل، من السهل اكتشاف مثل هذه الكواكب الغازية العملاقة بالقرب من النجوم البعيدة باستخدام الطرق الحديثة.

الكوكب الأول للعملاق الغازي "المشتري الساخن" أصبح 51 بيجاسي. ويقع في نظام كوكبي به نجم هادئ على بعد 50 سنة ضوئية من الأرض.

تم اكتشاف أول كوكب يدور حول النجم النابض PRS B1257+12 في عام 1994 باستخدام تلسكوب راديوي من مسافة 800 سنة ضوئية من الأرض. النجم النابض ليس نجمًا بسيطًا، ولكنه عبارة عن وميض سريع الدوران يتكون بعد انفجار سوبر نوفا. ومن المفترض أن أصل الحياة على مثل هذه الكواكب صغير للغاية لأنه تقع الكواكب الخارجية في منطقة الطاقات العالية للغاية المنبعثة من النجم النابض.

تصل كتلة هذه الأنواع من الكواكب إلى 10 أضعاف كتلة الأرض. أول كوكب تم اكتشافه كان زوجًا من الكواكب بالقرب من النجم PSR B1257+12.

يُعتقد أن كوكب Super-Earth ذو طبيعة تكتونية للغاية. يقوم علماء الفلك في جامعة هارفارد سميثسونيان بتطوير نظرية مفادها أن مثل هذه الكواكب لها صفائح تكتونية رقيقة.

الكواكب غريب الأطوار

النظام الشمسي متوازن بشكل واضح. وتدور الكواكب فيه في مدارات سلسة. الكواكب الغريبة المنحرفة المكتشفة لا تدور في دائرة سلسة حول النجم. مدارهم إما يقترب من النجم أو يتحرك بعيدا.

مثل هذه الكواكب لها كتلة من 10 إلى 20 مرة كتلة الأرض، أي مثل نبتون أو أورانوس. وعلى عكس "نبتون البارد"، فإن نبتون الساخن أقرب إلى النجم.

يمكن أن تكون هذه الكواكب من نوعين. كوكب به مياه سائلة مغطاة بالكامل أو شبه كاملة.

أما الخيار الثاني فيمكن أن يكون كوكبا محيطيا مثل "نبتون الساخن" ولكنه يقع بالقرب من النجم. هذا الترتيب يمنع الماء من التجمد. يمكن أن يصل سمك طبقة الماء إلى بضعة آلاف من الكيلومترات.

وتقع مثل هذه الكواكب بالقرب من نجومها، فهي مغطاة بالحجر الساخن والحمم البركانية. الجحيم الحقيقي يحدث على أسطحهم. على سبيل المثال، الكوكب المكتشف Corot-7b أقرب إلى النجم بمقدار 23 مرة من كوكبنا عطارد.

في الأساس، ترتبط الكواكب بالنجوم عن طريق الجاذبية، ولكن هناك نظرية مفادها أنه تحت تأثير عمليات أو تصادمات معينة، يمكن للكوكب أن ينفصل عن نجمه ويبدأ في الطفو بحرية.

أصبح البحث عن الكواكب الصالحة للسكن كنزًا حقيقيًا لعلماء الفلك. بفضل المعدات الحديثة، اكتشف العلماء عددًا من الأنظمة النجمية التي تحتوي على كواكب مشابهة. على سبيل المثال، النجم 55 برج السرطان لديه 5 حالات مؤكدة الكواكب الخارجية، ويبعد عنا 41 سنة ضوئية فقط.

ما هي الأدوات المستخدمة للكشف عن مثل هذه الكواكب؟

في الفضاء.

كيبلر- تلسكوب فضائي قطر المرآة 0,95 متر، وتتمثل المهمة في تتبع 100 نجم في وقت واحد؛

كوروت- تلسكوب فضائي متخصص بمرآة قطرها 0,3 متر، ومهمته رصد انعكاسات النجوم بطريقة الدوبلر؛

غايا- المرصد الفضائي . تم تكليفه في عام 2013 ببناء خريطة ثلاثية الأبعاد لمجرة درب التبانة، ومن المتوقع أن يبحث العمل عن كواكب صالحة للسكن؛

بعض أنظمة الكواكب مع الكواكب الخارجية

• 51 بيجاسي هو أول نجم تسلسل رئيسي شبيه بالشمس يتم اكتشاف كوكب خارج المجموعة الشمسية.
• υ المرأة المسلسلة هي أول نجمة تسلسلية رئيسية يتم فيها اكتشاف نظام متعدد الكواكب.
• تاو سيتي هو أقرب نظام متعدد الكواكب تم اكتشافه (خمسة كواكب، لم يتم تأكيد الاكتشاف بعد).
• ε Eridani - بدون احتساب الشمس، هذا هو النجم الثالث من أقرب النجوم إلى الكوكب، ويمكن رؤيته بدون تلسكوب.
• 55 برج السرطان - يوجد حاليًا 5 كواكب معروفة، أحدها هو 55 برج السرطان e، وهو كوكب أرضي فائق حار وعابر بحجم كوكبين أرضيين.
• μ Altar - يحتوي على أحد الكواكب المعروفة ذات الكتلة الأقل، Mu Altar c، وربما ينتمي إلى الكواكب الأرضية.
• γ Cephei هو أول نجم مزدوج قريب نسبيًا، وقد اكتشف أحد مكوناته كوكب Gamma Cephei A b.
• Gliese 876 هو أول قزم أحمر يتم اكتشاف نظام كوكبي فيه.
• HD 209458 - يحتوي على أحد أبرز الكواكب - HD 209458 b ("أوزوريس") - "الكوكب المتبخر".
• OGLE-TR-56 هو النجم الأول الذي تم اكتشاف كوكبه بطريقة العبور.
• OGLE-235/MOA-53 هو أول كوكب خارج المجموعة الشمسية يتم اكتشافه بسبب تأثير عدسة الجاذبية الدقيقة.
• من المحتمل أن تكون 2M1207 هي الصورة الأولى لنظام كوكبي خارج المجموعة الشمسية.
• PSR 1257+12 هو نجم نابض تم اكتشاف نظامه الكوكبي لأول مرة خارج النظام الشمسي. ويعتقد أن كتلة أحد الكواكب تبلغ 0.025 كتلة الأرض فقط.
• HD 188753 هو أول نظام نجمي ثلاثي يتم فيه اكتشاف كوكب (HD 188753 A b).
• HD 189733 - لأول مرة في تاريخ دراسات الكواكب الخارجية، تم تجميع خريطة لدرجات حرارة السطح لكوكب HD 189733 A b.
• Gliese 581 c، Gliese 581 d، HD 85512 b و Kepler-22 b هي من بين الكواكب المكتشفة المعروفة حاليا، فهي تشبه إلى حد كبير الأرض.
• KOI-961 d هي أصغر كتلة (موثوقة) معروفة حاليًا (أكتوبر 2012)، (<0,9 массы Земли).
• WASP-17 b هو أول كوكب يتم اكتشافه ويدور حول نجم في الاتجاه المعاكس لدوران النجم نفسه.
• COROT-7 b هو أول كوكب أرضي فائق (فبراير 2009) يتم اكتشافه بواسطة طريقة العبور ويبلغ حجمه 1.58 حجم الأرض.
• GJ 1214 b هو أول كوكب محيطي (نظريًا).
• HD 10180 هو النجم الذي يضم أكبر عدد من الكواكب المكتشفة. اعتبارًا من أبريل 2012، تم اكتشاف تسعة كواكب.
• Gliese 581 g هو كوكب ذو احتمالية عالية لوجود الماء السائل.
• Kepler-10 b هو أول كوكب حديدي (كثافة الكوكب 8.8 جم/سم3).
• كيبلر-11 هو نجم يقع في كوكبة الدجاجة على مسافة حوالي 613 فرسخ فلكي منا. هناك ما لا يقل عن 6 كواكب تدور حول النجم.
• WASP-19 b هو كوكب ذو فترة مدارية حول النجم تساوي 0.7888399 يوم أرضي (18.932 ساعة).
• WASP-33 b هو الكوكب الخارجي الأكثر سخونة المعروف منذ عام 2011. درجة الحرارة - 3200 درجة مئوية.
• WASP-43 b وGJ 1214 b لهما المدارات الأضيق. يقع WASP-43 b بين كواكب المشتري الساخنة، وGJ 1214 b بين كواكب الأرض الفائقة. يمتلك WASP-43 b محورًا شبه رئيسي يبلغ 0.014 أ. هـ (2 مليون كم أو 5 أنصاف أقطار نجمية). النجم الأم لـ WASP-43 هو النجم الأقل كتلة الذي تم اكتشاف العمالقة الساخنة حوله. يمتلك GJ 1214 b محورًا نصف رئيسي قدره 0.014 ± 0.0019 a. هـ (الانحراف المداري أقل من 0.27 - مدار إهليلجي ضعيف)
• KIC 10905746 b وKIC 6185331 b - لأول مرة تم اكتشاف الكواكب الخارجية بواسطة "هواة" من بين مجموعة البيانات التي جمعها "المحترفون" (مشروع Planet Hunters)
• Kepler-20 e وKepler-20 f هما أول كوكبين خارجيين تم اكتشافهما بحجم الأرض أو أصغر، ويبلغ قطر Kepler-20 e 0.87 فقط، وKepler-20 f 1.03 نصف قطر الأرض. اكتشفها تلسكوب كيبلر
• KOI-961 b وKOI-961 c وKOI-961 d عبارة عن كوكب خارج المجموعة الشمسية يقع بالقرب من القزم الأحمر KOI-961، ويبلغ نصف قطره 0.78 و0.73 و0.57 نصف قطر الأرض. نصف قطر KOI-961 d أكبر قليلاً من نصف قطر المريخ (0.53 نصف قطر الأرض).
• HD 37605 c هو أول كوكب مشتري بارد تم اكتشافه في عام 2012.
• 47 Ursa Major هو نظام يتكون من 3 كواكب مشتري باردة - 47 Ursa Major b و47 Ursa Major c و47 Ursa Major d.
• من المحتمل أن يكون GD 66 b هو أول كوكب هيليوم.

الكوكب الخارجي هو كوكب يقع خارج نظامنا الشمسي. وقد تم اكتشاف الآلاف من الأجسام المماثلة خلال العقدين الماضيين، معظمها باستخدام تلسكوب كيبلر الفضائي التابع لناسا.

كوكب خارج المجموعة الشمسية - ما هو؟

وتختلف هذه بشكل كبير في أحجامها ومداراتها. وبعضها كواكب عملاقة تدور بالقرب من نجومها. بعضها مغطى بالجليد والبعض الآخر بالحجارة. تبحث ناسا ووكالات أخرى عن نوع خاص من الكواكب: فهم يريدون كوكبًا خارجيًا يشبه الأرض يدور حول نجم شبيه بالشمس يقع في المنطقة الصالحة للسكن.

والمنطقة الصالحة للسكن هي مدى المسافات من النجم التي تسمح فيها درجة حرارة الكوكب بوجود محيطات سائلة من الماء، وهو أمر بالغ الأهمية للحياة. كان التعريف الأول للمنطقة يعتمد على التوازن الحراري البسيط، لكن الحسابات الحديثة تشمل العديد من العوامل الأخرى، بما في ذلك تأثير الاحتباس الحراري للغلاف الجوي للكوكب. وهذا يجعل حدود المنطقة الصالحة للسكن ضبابية.

نظرية أصل الحياة

على الرغم من أن الكوكب الخارجي هو اكتشاف يعود إلى التسعينيات، إلا أن علماء الفلك ظلوا مقتنعين بوجوده لسنوات. لم يؤمنوا فحسب، بل اعتمدوا في استنتاجاتهم على الدوران البطيء لشمسنا والنجوم الأخرى.

لدى علماء الفلك نظرية حول أصل الحياة في نظامنا الشمسي. باختصار، انهارت سحابة دوارة من الغاز والغبار (ما يسمى بالسديم الشمسي الأولي) تحت تأثير جاذبيتها وشكلت نجمنا وكواكبنا. بعد ذلك، كان الحفاظ على الزخم الزاوي يعني أن النجم المستقبلي يجب أن يدور بشكل أسرع وأسرع. ومع ذلك، على الرغم من أنها تمتلك 99.8%، إلا أنها تمتلك 96% من زخمها الزاوي. لقد تساءل علماء الفلك عن سبب دوران نجمنا ببطء شديد.

وكان للنجم الشاب مجال مغناطيسي قوي للغاية، اخترقت خطوط قوته قرص الغاز الدوامي الذي تشكلت منه الكواكب. ارتبطت هذه الخطوط بجزيئات الغاز المشحونة، وكانت بمثابة نقاط تثبيت، مما أدى إلى إبطاء تكوين الشمس وتدوير الغاز الذي أصبح في النهاية كواكب. تدور معظم النجوم ببطء، لذلك استنتج علماء الفلك أن نفس "الكبح المغناطيسي" حدث فيها، مما يعني أن تكوين الكواكب لا بد أن يكون قد حدث. ومن هنا الاستنتاج المنطقي: يجب البحث عن الكواكب حول نجوم مشابهة للشمس.

الاكتشافات المبكرة

لهذا السبب ولأسباب أخرى، اقتصر العلماء في البداية بحثهم عن الكواكب الخارجية على النجوم المشابهة للشمس، لكن أول اكتشافين في عام 1992 كانا لنجم نابض (بقايا نجم سريع الدوران مات كمستعر أعظم) يسمى PSR 1257+12 . تم اكتشاف أول كوكب خارجي مؤكد يدور حول نجم (الصورة مدرجة في المقالة) يلبي هذا الشرط في عام 1995. وأصبح 51 Pegasi b، الذي تضاهي كتلته كتلة c وهو أقرب إلى شمسه 20 مرة من الأرض. جاء هذا بمثابة مفاجأة. ولكن حدث شيء غريب آخر قبل سبع سنوات، مما أوضح أنه سيتم اكتشاف العديد من الكواكب الخارجية.

في عام 1988، اكتشف فريق من العلماء الكنديين كوكبًا بحجم كوكب المشتري يدور حول جاما سيفي. ولكن بما أن مداره كان أصغر بكثير من مدار كوكب المشتري، لم يعلن العلماء عن اكتشاف نهائي. ولم يجرؤ علماء الفلك على الإشارة إلى وجود مثل هذه الكواكب. لقد كان مختلفًا تمامًا عن نظامنا الشمسي لدرجة أن العلماء كانوا حذرين للغاية.

من الكبير إلى الصغير

تقريبًا كل كوكب خارجي تم اكتشافه في البداية هو عبارة عن عملاق غازي ضخم يشبه كوكب المشتري (أو حتى أكبر) يدور على مسافة قصيرة من نجمه الأم. ويفسر ذلك أن علماء الفلك استخدموا تقنية لقياس السرعة الشعاعية، التي تحدد درجة "تأرجح" النجم أثناء دوران الكواكب حوله. كان للأجسام الكبيرة القريبة تأثير كبير بحيث يمكن اكتشافها بسهولة.

قبل عصر اكتشافات الكواكب الخارجية، لم يكن بمقدور الأجهزة قياس حركات النجوم إلا في حدود كيلومتر واحد في الثانية، وهو ما لم يكن كافيًا لاكتشاف اهتزازاتها تحت تأثير الكواكب. الأدوات الحديثة قادرة على قياس سرعات تصل إلى سنتيمترات في الثانية، ويرجع ذلك جزئيًا إلى زيادة دقة المعدات، ولكن أيضًا لأن علماء الفلك أكثر مهارة في عزل الإشارات الخافتة من البيانات.

انفجار معلومات كيبلر

حتى الآن، هناك أكثر من 1000 كوكب خارجي مؤكد تم اكتشافه بواسطة قمر صناعي واحد. تم إطلاق تلسكوب كيبلر الفضائي إلى مداره في عام 2009 وقام بمطاردة الكواكب الصالحة للسكن لمدة أربع سنوات. واستخدمت طريقة تسمى "العبور" - لقياس تعتيم النجم أثناء مرور جسم كوني أمامه.

كشف كيبلر عن وفرة من أنواع مختلفة من الكواكب. وبالإضافة إلى العمالقة الغازية والأجرام الأرضية، ساعد التلسكوب في إثبات وجود فئة جديدة من "الأرض الفائقة" التي تقع أحجامها في نطاق أحجام الأرض ونبتون. يقع بعضها في المناطق الصالحة للسكن لنجومها، لكن علماء الأحياء الفلكية ما زالوا يتحققون من الحسابات لمعرفة كيف يمكن أن تتطور الحياة في مثل هذه العوالم.

في عام 2014، قدم علماء فلك كيبلر طريقة تسمى "اختبار التعددية" والتي من شأنها زيادة معدل ترقية الكواكب المرشحة إلى حالة مؤكدة. تعتمد هذه التقنية على الاستقرار المداري، حيث تصبح العديد من النجوم مظلمة على فترات قصيرة، وهو ما لا يمكن أن يحدث إلا بسبب الكواكب الموجودة في مدارات صغيرة، لأنها إذا كانت نجومًا، فإنها ستدفع بعضها البعض خارج النظام خلال بضعة ملايين من السنين.

مهمات أخرى

وعلى الرغم من أن الأقمار الصناعية (كيبلر وCoRoT الفرنسية) التي تبحث عن الكواكب الخارجية قد أكملت مهمتها الأولية، إلا أن العلماء ما زالوا يعالجون البيانات التي تم الحصول عليها بمساعدتهم، محققين اكتشافات جديدة. ولن يتركوا بدون عمل. يستمر القمران الصناعيان MOST و NASA TESS في العمل، وسيبدأ القمر الصناعي CHEOPS السويسري والقمر الصناعي ESA PLATO في البحث عن العبور من الفضاء في المستقبل القريب. على الأرض، يقوم مطياف HARPS الموجود على تلسكوب المرصد الأوروبي الجنوبي البالغ قطره 3.6 متر في تشيلي بإجراء عمليات بحث دوبلر عن التذبذبات النجمية، لكن العديد من التلسكوبات الأخرى تقوم بالبحث.

أحد الأمثلة على ذلك هو تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا. نظرًا لأنه حساس في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف، فهو قادر على قياس درجة حرارة الكوكب الخارجي وتوفير نظرة ثاقبة لغلافه الجوي.

مع وجود أكثر من 3000 كوكب معروف، فمن الصعب اختيار القليل منها فقط. يبدو أن الكواكب الخارجية الصخرية الصغيرة في المنطقة الصالحة للسكن هي أفضل المرشحين، لكن علماء الفلك حددوا كواكب أخرى وسعت فهمنا لتكوين وتطور العوالم الأخرى.

أول يبتلع

51 بيجاسي ب. كما ذكرنا أعلاه، كان أول كوكب خارج المجموعة الشمسية يدور حول نجم من النوع الشمسي. وكتلته نصف كتلة المشتري، يتم إزالته من مركز النظام على مسافة من عطارد. الكوكب قريب جدًا من نجمه، على الأرجح أن أحد جوانبه مقفل مديًا - فهو يواجه النجم باستمرار.

HD 209458 ب. وكان أول كوكب خارج المجموعة الشمسية يتم اكتشافه عام 1999 (الصورة مدرجة في المقال) يعبر نجمه (وإن كان ذلك باستخدام طريقة دوبلر)، وتلاه اكتشافات أخرى. وهو أول كوكب خارج النظام الشمسي يتم تحديد معالم غلافه الجوي، بما في ذلك درجة حرارته وغياب السحب.

عوالم بارزة

55 كانكري هذا الكوكب الخارجي هو ما يسمى "الأرض الفائقة" التي تدور حول نجم ساطع بما يكفي لرؤيته بالعين المجردة. وبهذه الطريقة، يستطيع علماء الفلك دراسة النظام بتفصيل أكثر من أي نظام آخر. "عامه" هو 17 ساعة و41 دقيقة فقط (تم تحديد ذلك عندما قام MOST بمراقبة النظام لمدة أسبوعين في عام 2011). يقترح المنظرون أن 55 Cancri e قد يكون غنيًا بالكربون وله قلب من الماس.

اتش دي 80606 ب. هذا الكوكب الخارجي هو صاحب الرقم القياسي (في وقت اكتشافه في عام 2001) للانحراف المداري. ومن المحتمل أن يكون مسار حركته، المشابه لمدار مذنب هالي، مرتبطا بتأثير نجم آخر. بالإضافة إلى ذلك، فإن مثل هذا المدار الشديد يسبب تقلبات شديدة في بيئة الكوكب.

دبور-33ب. تم اكتشافه في عام 2011، وهو يحتوي على نوع من طبقة الحماية من الشمس - طبقة الستراتوسفير - التي تمتص بعض الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية من النجم الأم. لا يتحرك الكوكب في المدار في الاتجاه المعاكس فحسب، بل يسبب أيضًا اهتزازات في النجم، والتي يتم تسجيلها بواسطة القمر الصناعي MOST.

الجوزاء الأرض

كيبلر-442ب. هذا الكوكب الخارجي هو ما يسمى "توأم الأرض". من حيث الحجم والكتلة ونظام درجة الحرارة، فهو يشبه كوكبنا إلى حد كبير. تم اكتشافه في 6 يناير 2015، ويقع على بعد 1120 سنة ضوئية. تبلغ درجة حرارة سطح هذا الكوكب الصخري الخارجي -40 درجة مئوية. وتبلغ كتلته 2.34 مرة كتلة الأرض، وجاذبيته أكبر بنسبة 30%. الكوكب خارج المنطقة التي يكون فيها قفل المد والجزر ساري المفعول. وفي بحث نُشر عام 2015، تم اختياره، إلى جانب كوكبي Kepler-186f و62f، كأفضل مرشح لكواكب يحتمل أن تكون مأهولة بالسكان (انظر الصورة).

كوكب خارج المجموعة الشمسية كيبلر-78ب. ويدور حول النجم كيبلر-78. وفي وقت اكتشافه عام 2013، كان الكوكب أكثر شبها بالأرض من حيث الكتلة ونصف القطر ومتوسط ​​الكثافة. لم يتم اكتشاف عبوره على خلفية النجم فحسب، بل تم أيضًا اكتشاف كسوف وضوء منعكس يتوافق مع المراحل المدارية. وتستمر "سنة" الكوكب الخارجي 8.5 ساعة فقط، لأنه أقرب إلى النجم 40 مرة من المسافة من عطارد إلى الشمس.

ما هو الكوكب الخارجي؟ هذا كوكب يقع خارج النظام الشمسي ويدور حول نجم. بالإضافة إلى هذا التعريف، هناك أيضا مفهوم مثل منطقة صالحة للسكن(منطقة المعتدل). ويشير إلى منطقة مشروطة في الفضاء الخارجي يمكن أن يتواجد فيها الماء السائل على الكوكب الموجود فيه. فإذا توفرت هذه الخاصية، فهذا يعني أن هناك شروطاً لنشوء الحياة.

يوهانس كيبلر

كيف يتم اكتشاف الكواكب الخارجية؟

على عكس النجوم التي تتألق في سماء الأرض ليلاً، فإن الكواكب الخارجية خافتة وصغيرة جدًا لدرجة أنه يكاد يكون من المستحيل رؤيتها. بدأ الحديث عن وجودهم في الفضاء الخارجي فقط في عام 1885، عندما أبلغ الكابتن جاكوب من مرصد مدراس عن وجود جسم كوكبي في نظام الحواء السبعين (نظام نجمي مزدوج في كوكبة الحواء). ومع ذلك، فقد تم التساؤل فيما بعد عن وجود هذا الجسم غير المضيء.

مرت سنوات عديدة قبل أن يكتشف ثلاثة علماء فلك كنديين كوكبًا آخر خارج المجموعة الشمسية. تم العثور عليه بالقرب من النجم المزدوج Gamma Cephei في كوكبة Cepheus. حدث هذا في عام 1988، لكن العلم الرسمي أكد هذا الاكتشاف فقط في عام 2002.

في عام 1995، اكتشف عالما الفلك السويسريان ديدييه كيلوز وميشيل مايور كوكبًا خارج المجموعة الشمسية بالقرب من النجم 51 بيجاسوس في كوكبة بيجاسوس. وكان مشابهًا في الحجم لكوكب المشتري، لكنه كان قريبًا جدًا من النجم وقام بدورة كاملة حوله في 4.23 يومًا. أطلقوا عليه اسم الكوكب ب.

في 6 مارس 2009، أطلقت وكالة ناسا تلسكوب كيبلر، الذي كانت مهمته اكتشاف الكواكب الخارجية. تم تسمية هذا الجهاز على اسم عالم الفلك والرياضيات الألماني يوهانس كيبلر. كان هو الذي اكتشف قوانين حركة الكواكب.

وقد تم تجهيز التلسكوب بأحدث الأجهزة القادرة على مراقبة ضوء النجوم. عندما يمر جسم كوني غير مضيء أمام النجم، فإنه يحجب نوره. ويسجل التلسكوب هذه الظاهرة، ويتعرف علماء الفلك على كواكب جديدة خارج كوكب الأرض.

بالإضافة إلى كبلر، هناك التلسكوب المداري كوروت. ويسجل منحنيات ضوء النجوم. تم إطلاق هذا الجهاز في 27 ديسمبر 2006. تم إطلاق مرصد جايا الفضائي أيضًا في 19 ديسمبر 2013. وتتمثل مهمتها الرئيسية في إنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لمجرة درب التبانة واكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية. وهناك أيضًا مراصد أرضية تراقب الفضاء.

بجانب طريقة العبوروالتي تحدد الأجسام غير المضيئة على خلفية نجم، وهناك طرق أخرى للبحث عن الكواكب الخارجية. هنا لا بد من تسمية طريقة دوبلر، والتي يمكنك من خلالها اكتشاف الكواكب الكبيرة جدًا التي تتجاوز كتلتها الأرض بشكل كبير. إنهم، يتصرفون على النجم، كما لو كانوا يهزونه. ونتيجة لذلك، لوحظ تحول في طيف النجم.

هذا ما قد يبدو عليه كوكب خارج المجموعة الشمسية

تستخدم أيضا عدسة الجاذبية الدقيقة. وجوهرها هو أنه بين عالم الفلك على الأرض والنجم الذي يرصده، لا بد أن يكون هناك نجم آخر. إنها تأخذ دور العدسة، أي أنها تركز الضوء المتناثر للنجم المرصود مع مجال جاذبيتها. قد يكون هناك كوكب قريب من نجم العدسة هذا. ويتجلى وجودها في منحنى الضوء غير المتماثل ونقص درجة اللون. وباستخدام هذه الطريقة، من الممكن التعرف على الكواكب ذات الكتلة الصغيرة المقابلة لكتلة الأرض.

وبالإضافة إلى ما ذكر هناك الطريقة الفلكية. يعتمد على تسجيل التغيرات في حركة النجم تحت تأثير قوى الجاذبية للكوكب. وبفضل القياس الفلكي، من الممكن تحديد كتل هذه الأجسام الكونية.

ويتم تنفيذها أيضًا من الأرض المراقبة الراديوية للنجوم النابضة. إذا كانت هناك كواكب بالقرب من النجم النابض، فإن إشعاعها يخلق أشكالا مخروطية في الفضاء الخارجي، مما يدل على وجود الأجسام الكوكبية.

وبطبيعة الحال، يمكن اكتشاف الكواكب الخارجية عن طريق الملاحظة المباشرة، يعزلهم عن ضوء النجوم. هذه الطريقة جيدة في الحالات التي تقع فيها الأجسام الكوكبية على مسافة كبيرة من النجم. لديهم حرارة متبقية محتفظ بها بعد تكوينهم. تعطي هذه الطريقة تأثيرًا جيدًا عند مراقبة النجوم الشابة.

كم عدد الكواكب الخارجية التي تم اكتشافها؟

حاليًا، 10% من النجوم المدرجة في برنامج البحث لديها كواكب مكتشفة. وفي الوقت نفسه، فإن عددهم يتزايد باطراد. اعتبارًا من يوليو 2015، كان هناك 1935 جسمًا كوكبيًا. ولكن هناك المزيد من المرشحين الذين يمكن أن يصبحوا كواكب خارجية. هناك 4695 منهم.

يجب أن يكون هناك ما لا يقل عن 100 مليار من هذه الأجسام الكونية في درب التبانة، وفي الوقت نفسه، قد يتبين أن حوالي 20 مليارًا منها تشبه الأرض. وفقًا للتقديرات الحديثة، فإن 34% من النجوم المشابهة للشمس لديها كواكب في مناطقها الصالحة للسكن والتي يمكن مقارنتها في العديد من الخصائص بكواكبنا.

طور الخبراء مؤشر التشابه. وهو يحدد مدى ملاءمة كوكب معين أو قمر صناعي للحياة. يأخذ المؤشر في الاعتبار خصائص مثل الكتلة والحجم والكثافة والمسافة إلى النجم ودرجة حرارة السطح.

بالنسبة لكوكبنا الأزرق، فإن المؤشر يساوي بطبيعة الحال 1. وبالنسبة للمريخ فهو 0.64، ولكن بالنسبة لبعض الكواكب الخارجية يصل إلى 0.8. لذلك، بالنسبة لكوكب Kepler-452b المكتشف مؤخرًا، فإن هذا الرقم هو 0.862.

الكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض، من اليسار إلى اليمين:
الأرض، كبلر-186ف، كبلر-62ف، كبلر-452ب، كبلر-69ج، كبلر-22ب

هل الحياة ممكنة على الكواكب الخارجية؟

الكواكب الموجودة خارج النظام الشمسي والتي لها خصائص قريبة من خصائص الأرض قد تكون بها حياة. لكنها يمكن أن تكون مختلفة جذريًا عن الأرضية. على سبيل المثال، النظر في Kepler-452b المذكورة بالفعل. ويدور هذا الجرم السماوي حول النجم كيبلر-452، الذي يقع في كوكبة الدجاجة ويبعد عن الأرض 1400 سنة ضوئية. ويبلغ عمر النجم 6 مليارات سنة، أي أنه أكبر من الشمس بـ 1.5 مليار سنة، ويفوقها في السطوع بنسبة 20%، وقطره أكبر بنسبة 10%.

أما بالنسبة لـ Kepler-452b، فهذا الكوكب الخارجي يبلغ قطره 1.6 مرة أكبر من قطر الأرض. وتبلغ فترة دورانه حول النجم 385 يوما. ومن المفترض أن هناك براكين نشطة على سطحه، والحرارة الواردة من النجم لا تستبعد إمكانية عملية التمثيل الضوئي.

هناك عدد كبير جدًا من هذه الأجسام الكونية في الكون. وهذا يؤدي إلى نتيجة بسيطة للغاية: الحياة خارج النظام الشمسي ممكنة. وبما أن الحياة ممكنة، فهذا يعني أنه لا يمكن استبعاد وجود الذكاء. لكن في الوقت الحالي، هذه مجرد افتراضات وتخمينات، لكن من غير المعروف متى ستأتي لحظة الحقيقة.

يوري سيرومياتنيكوف