قبل خمسة عشر عامًا ، كان على أكبر التلسكوبات في العالم تحديد موقع كوكب يدور حول نجم آخر. اليوم أثبتت التلسكوبات التي لا يزيد حجمها عن تلك المتوفرة في المتاجر أنها قادرة على اكتشاف عوالم لم تكن معروفة من قبل. يُظهر كوكب جديد تم اكتشافه بواسطة تلسكوب صغير بقطر 4 بوصات أننا على أعتاب عصر جديد من اكتشاف الكوكب. قريبا ، قد يتم وضع عوالم جديدة بوتيرة متسارعة ، مما يجعل اكتشاف العالم الأول بحجم الأرض أقرب خطوة واحدة.
يقول غييرمو توريس من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، وهو أحد المشاركين في الدراسة: "يوضح هذا الاكتشاف أنه حتى التلسكوبات المتواضعة يمكن أن تقدم مساهمات كبيرة في عمليات البحث عن الكواكب".
سيتم نشر دراسة البحث هذه عبر الإنترنت على http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 وستظهر في العدد القادم من رسائل مجلة Astrophysical Journal Letters.
هذا هو أول اكتشاف لكوكب خارج المجموعة الشمسية تم من خلال مسح مخصص لآلاف من النجوم الساطعة نسبيًا في مناطق واسعة من السماء. وقد تم إجراؤه باستخدام مسح الكواكب الخارجية عبر الأطلنطي (TrES) ، وهو شبكة من المقاريب الصغيرة غير المكلفة نسبيًا المصممة خصيصًا للبحث عن الكواكب التي تدور حول النجوم الساطعة. قام فريق من العلماء بقيادة ديفيد شاربونو (CfA / Caltech) ، وتيموثي براون من المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) وإدوارد دونهام من مرصد لويل بتطوير شبكة TrES. جاء الدعم الأولي لشبكة TrES من مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
"لقد استغرق الأمر عدة دكتوراه. العلماء يعملون بدوام كامل لتطوير طرق تحليل البيانات لبرنامج البحث هذا ، ولكن المعدات نفسها تستخدم مكونات بسيطة وجاهزة.
على الرغم من أن التلسكوبات الصغيرة لشبكة TrES قامت بالاكتشاف الأولي ، فقد كانت هناك حاجة إلى ملاحظات المتابعة في المرافق الأخرى. ملاحظات في دبليو ام. مرصد كيك ، الذي يشغل ، بالنسبة لجامعة كاليفورنيا وكالتيك ونيسا ، أكبر تلسكوبين في العالم في هاواي ، كان حاسمًا بشكل خاص في تأكيد وجود الكوكب.
ظلال الكوكب
الكوكب المكتشف حديثًا هو عملاق غاز بحجم المشتري يدور حول نجم يقع على بعد 500 سنة ضوئية من الأرض في كوكبة ليرا. هذا العالم يدور حول نجمه كل 3.03 أيام على مسافة 4 ملايين ميل فقط ، وهو أقرب وأسرع من كوكب عطارد في نظامنا الشمسي.
استخدم علماء الفلك تقنية مبتكرة لاكتشاف هذا العالم الجديد. تم العثور عليه من خلال "طريقة العبور" ، والتي تبحث عن تراجع في سطوع النجم عندما يعبر كوكب أمام النجم مباشرة ويلقي بظلاله. يحجب كوكب بحجم كوكب المشتري حوالي 1/100 من الضوء فقط من نجم يشبه الشمس ، ولكن هذا يكفي لجعله قابلاً للكشف.
لتحقيق النجاح ، يجب على عمليات البحث عن النقل العام فحص العديد من النجوم لأننا لا نرى العبور إلا إذا كان نظام الكواكب موجودًا على حافة خط البصر تقريبًا. هناك عدد من عمليات البحث عن النقل العام المختلفة جارية حاليًا. معظمهم يفحصون مناطق محدودة من السماء ويركزون على النجوم الباهتة لأنها أكثر شيوعًا ، مما يزيد من فرص العثور على نظام عابر. ومع ذلك ، تركز شبكة TrES على البحث عن النجوم الأكثر سطوعًا في مساحات أكبر من السماء لأن الكواكب التي تدور حول النجوم الساطعة أسهل في الدراسة مباشرة.
يقول براون: "كل ما علينا العمل به هو الضوء الذي يأتي من النجم". "إن تعلم أي شيء أصعب بكثير عندما تكون النجوم باهتة".
يقول المؤلف الرئيسي روي ألونسو من معهد الفيزياء الفلكية في "من المفارقات تقريبًا أن تكون المقاريب الصغيرة أكثر كفاءة من أكبرها إذا كنت تستخدم طريقة العبور ، لأننا نعيش في وقت يخطط فيه علماء الفلك بالفعل لتلسكوبات بقطر 100 متر". الكناري (IAC) ، الذي اكتشف الكوكب الجديد.
تم العثور على معظم الكواكب خارج المجموعة الشمسية المعروفة باستخدام "طريقة دوبلر" ، والتي تكتشف تأثير الجاذبية للكوكب على نجمه الطيفي عن طريق كسر ضوء النجم إلى الألوان المكونة له. ومع ذلك ، فإن المعلومات التي يمكن جمعها عن كوكب باستخدام طريقة دوبلر محدودة. على سبيل المثال ، يمكن تحديد حد أدنى للكتلة فقط لأن الزاوية التي نشاهد فيها النظام غير معروفة. ينتج قزم بني عالي الكتلة يميل مداره بشدة إلى خط نظرنا نفس إشارة كوكب منخفض الكتلة يكاد يكون على الحافة.
"عندما يجد الفلكيون كوكبًا عابرًا ، نعلم أن مداره في الأساس على الحافة ، حتى نتمكن من حساب كتلته الدقيقة. من مقدار الضوء الذي يحجبه ، نتعرف على حجمه المادي. في إحدى الحالات ، تمكنا حتى من اكتشاف ودراسة الغلاف الجوي لكوكب عملاق "، كما يقول شاربونو.
فرز المشتبه بهم
فحص مسح TrES ما يقرب من 12000 نجمة في 36 درجة مربعة من السماء (مساحة نصف حجم وعاء الدب الأكبر). حدد روي ألونسو ، وهو طالب دراسات عليا في جامعة براون ، 16 مرشحًا محتملاً لعبور الكوكب. “لقد أعطانا استطلاع TrES مجموعتنا الأولية من المشتبه بهم. بعد ذلك ، كان علينا إجراء الكثير من ملاحظات المتابعة للتخلص من المحتالين "، كما يقول المؤلف المشارك أليساندرو سوزتيتي (جامعة بيتسبرغ / CfA).
بعد تجميع قائمة المرشحين في أواخر أبريل ، استخدم الباحثون التلسكوبات في مرصد ويبل CfA في أريزونا ومرصد أوك ريدج في ماساتشوستس للحصول على ملاحظات ضوئية ضوئية (سطوع) إضافية ، بالإضافة إلى الملاحظات الطيفية التي قضت على كسوف النجوم الثنائية.
في غضون شهرين ، ركز الفريق على المرشح الواعد. رصدت الحالات الطيفية عالية الدقة بواسطة Torres و Sozzetti باستخدام الوقت الذي قدمته وكالة ناسا على تلسكوب Keck I الذي يبلغ قطره 10 أمتار في هاواي.
"بدون عمل المتابعة هذا ، لا يمكن للمسوحات الضوئية معرفة أي من مرشحيها هم في الواقع كواكب. والدليل على الحلوى هو مدار للنجم الأم ، وقد حصلنا على ذلك باستخدام طريقة دوبلر. لهذا السبب كانت ملاحظات كيك لهذا النجم مهمة للغاية في إثبات أننا وجدنا نظامًا كوكبيًا حقيقيًا "، كما يقول المؤلف المشارك ديفيد لاتهام (CfA).
عادي بشكل ملحوظ
الكوكب ، المسمى TrES-1 ، يشبه إلى حد كبير كوكب المشتري في الحجم والحجم (القطر). من المحتمل أن يكون عملاقًا للغاز يتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم ، وهما أكثر العناصر شيوعًا في الكون. ولكن على عكس المشتري ، يدور قريبًا جدًا من نجمه ، مما يمنحه درجة حرارة حوالي 1500 درجة فهرنهايت.
يهتم علماء الفلك بشكل خاص بـ TrES-1 لأن هيكله يتوافق تمامًا مع النظرية ، على عكس أول كوكب عابر مكتشف ، HD 209458b. يحتوي العالم الأخير على نفس الكتلة تقريبًا مثل TrES-1 ، ومع ذلك فهو أكبر حجمًا بنسبة 30٪. حتى قربها من نجمها والحرارة المصاحبة لها لا تفسر مثل هذا الحجم الكبير.
يقول Charbonneau: "إن العثور على TrES-1 ورؤية مدى طبيعتها يجعلنا نشك في أن HD 209458b هو كوكب" غريب الأطوار ".
يدور TrES-1 حول نجمه كل 72 ساعة ، ويضعه بين مجموعة من الكواكب المماثلة المعروفة باسم "المشتري الحار". من المحتمل أن تكون مثل هذه العوالم قد ابتعدت كثيرًا عن نجومها ثم هاجرت إلى الداخل ، ممسحةً أي كواكب أخرى في هذه العملية. تشير الأنظمة الكوكبية العديدة التي وُجد أنها تحتوي على كوكب المشتري الساخن إلى أن نظامنا الشمسي قد يكون غير مألوف لتاريخه الهادئ نسبيًا.
كلا المدار القريب من TrES-1 وتاريخ الهجرة يجعل من غير المحتمل أن يمتلك أي أقمار أو حلقات. ومع ذلك ، سيستمر علماء الفلك في فحص هذا النظام عن كثب لأن الملاحظات الضوئية الدقيقة قد تكتشف أقمارًا أو حلقات إذا كانت موجودة. بالإضافة إلى ذلك ، قد تعطي الملاحظات الطيفية التفصيلية أدلة على وجود وتكوين الغلاف الجوي للكوكب.
الورقة التي تصف هذه النتائج من تأليف: Roi Alonso (IAC)؛ تيموثي إم براون (NCAR) ؛ غييرمو توريس وديفيد دبليو لاثام (CfA) ؛ اليساندرو سوزتيتي (جامعة بيتسبرغ / CfA) ؛ جورجي ماندوشيف (لويل) ، خوان أ. بيلمونتي (IAC) ؛ ديفيد شاربونو (CfA / Caltech) ؛ هانز ج.ديج (IAC) ؛ إدوارد د. دونهام (لويل) ؛ فرانسيس ت.أودونوفان (كالتيك) ؛ وروبرت ستيفانيك (CfA).
يتم إصدار هذا الإعلان المشترك في وقت واحد من قبل CfA و IAC و NCAR وجامعة بيتسبرغ ومرصد لويل.
دبليو. يتم تشغيل مرصد كيك من قبل جمعية كاليفورنيا للأبحاث في علم الفلك ، وهي شراكة علمية لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة كاليفورنيا والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء.
يقع مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) ، الذي يقع مقره في كامبريدج ، ماساتشوستس ، وهو تعاون مشترك بين مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد كلية هارفارد. يدرس علماء CfA ، في ستة أقسام بحثية ، أصل الكون وتطوره ومصيره النهائي.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جامعة هارفارد CfA
