كان تقريبا قبل 100 عام، اكتشف كلايد دبليو تومبو كوكب بلوتو. وكان هذا هو آخر كوكب تم اكتشافه حتى عام 1992، عندما اكتشف البشر كوكبًا آخر. لكن هذا الكوكب الجديد لم يكن موجودًا في نظامنا الشمسي، بل كان يدور حول نجم آخر. نحن نسمي هذا الكوكب خارج المجموعة الشمسية، أو “كوكب خارجي” باختصار.
ومنذ ذلك الحين، قام علماء الفلك بفهرسة أكثر من 6000 كوكب خارج المجموعة الشمسية. إذا كنت تعتقد أنه من الصعب تذكر أسماء كواكبنا، فحاول الجميع الكواكب، بأسماء مثل HD 189733b. (مكان بهيج يهطل فيه المطر زجاج منصهر، وتهب الرياح فيه بسرعة 9000 كيلومتر في الساعة).
حتى أقرب الكواكب الخارجية تبعد أكثر من 4 سنوات ضوئية (36 تريليون ميل)، مما يجعل من المشكوك فيه أننا سنقوم بزيارة أحدها على الإطلاق، فلماذا نهتم؟ والسبب هو أنه يساعدنا في الإجابة على سؤال قديم: هل نحن وحدنا في الكون؟ بقدر ما نفهم، أنت بحاجة إلى كوكب لتعيش فيه الحياة، والسباق مستمر للعثور على كوكب يتمتع بصفات تشبه الأرض.
لماذا يصعب العثور عليهم؟
المشكلة هي أنه لا يمكنك أن تأخذ أفضل تلسكوب لديك وتبدأ في النظر حولك في السماء. تتمتع التلسكوبات بقدرة تحليل محدودة، وهي أصغر حجم زاوي يمكنها “رؤيته”. بالنسبة لتلسكوب هابل الفضائي، تبلغ هذه المسافة 0.05 ثانية قوسية، وهي نسبة صغيرة للغاية – حوالي 1/72000 من الدرجة. يمكن لـ HST أن يرصد كوكبًا عملاقًا بحجم المشتري على مسافة 590 مليار كيلومتر. هذا مذهل، لكنه يبعد عنا 0.06 سنة ضوئية فقط، وأقرب نجم إلينا، بروكسيما سنتوري، يبعد عنا 4.25 سنة ضوئية.
مشكلة أخرى هي عتمة الكواكب. من المؤكد أنه من السهل رؤية كوكب المشتري في سمائنا الليلية، بسبب انعكاس ضوء الشمس على سطحه. لكن لا يمكنك رؤية المشتري على الإطلاق خلال النهار، لأن الضوء المنعكس أضعف بكثير من ضوء الشمس المباشر. إنه نفس الشيء بالنسبة للكواكب الخارجية. عندما ننظر إلى الضوء الصادر من نجم ما، فإن الكواكب المحيطة به ليست مشرقة بدرجة كافية بحيث يمكن تمييزها.
لحسن الحظ، هناك طرق أخرى، وسأشرح الطريقتين اللتين تم استخدامهما للعثور على معظم الكواكب الخارجية التي نعرفها اليوم. هناك مجموعة من الفيزياء الرائعة هنا، فلنبدأ!
المدارات والنجوم الهزازة والتحولات الزرقاء
ماذا يحدث عندما يتحرك كوكب حول نجم؟ أولاً، هناك تفاعل الجاذبية الذي يسحب الكوكب في اتجاه النجم. حجم هذه القوة (فز) يعتمد على كتلة النجم (م) والكوكب (م) وكذلك المسافة (ص) بينهما:
