عام. بحث. تكنولوجيا

الأرض الفائقة المجمدة في مدار نجم بارنارد: ما الذي يخفي "جارنا"؟

كل ليلة ، فرز النجوم والفلكيينتقترب لمعرفة مدى امتلاء الكون لدينا - أو على الأقل مجرتنا. بعد ربع قرن من اكتشاف الكواكب الخارجية الأولى في مدارات النجوم الأخرى ، أظهرت الإحصاءات أن كل نجم في مجرة ​​درب التبانة ينبغي أن يحتوي على كوكب واحد على الأقل بجانبه. إذا كنت تبحث عن قرب بما فيه الكفاية لفترة طويلة بالقرب من كل نجم على حدة في مجرتنا ، فستجد قريبًا أو عاجلاً شيئًا ما بالتأكيد.

تبدو بعض الأجسام الموجودة في الفضاء قريبة جدًا ، على الرغم من أنها بعيدة جدًا.

ولكن حتى الكون المزدحم يمكن أن يكونمكان وحيد. طريقنا الغني بالكوكب الغني بالكوكب يمكن أن يكون مهملاً تمامًا. من بين جميع العوالم المعروفة في المجرة ، هناك حفنة فقط من الكواكب تشبه الأرض من حيث الحجم والموقع في المدار - أي أنها تقع في "منطقة المعتدل" القابلة للحياة. لا ينبغي أن يكون هذا العالم كبيرًا جدًا ، أو صغيرًا جدًا ، أو حارًا جدًا ، ولا يكون باردًا جدًا للحفاظ على حالة الماء السائل والحياة على سطحه. بدلاً من ذلك ، فإن معظم كواكب درب التبانة لا تتوافق مع أي مفاهيم حيوية: إنها "أرض خارقة" ، أكبر من كوكبنا ، ولكنها أصغر من نبتون. لا توجد أرض خارقة تدور حول شمسنا ويمكن دراستها مباشرة ، لذلك من الصعب للغاية معرفة كيف تتصرف حول النجوم الأخرى. على أي حال ، لدفع اللياقة البدنية للحياة في إطار ضيق ، بالنظر إلى قلة معرفتنا ، يبدو ساذجًا للغاية.

المحتوى

  • 1 منطقة المعتدل
  • 2 المجمدة SuperEarth
  • 3 تاريخ الفضاء
  • 4 كيف تطلق النار على الأجسام الفضائية؟

المعتدل المنطقة

تحاول التعامل مع هذه الكائنات الفلكيةفي الألغاز ، يحلم العلماء بأجيال جديدة من التلسكوبات والمركبات الفضائية لإيجاد ودراسة علامات الحياة والحياة المحتملة خارج النظام الشمسي.

لكن الأدلة تدحض الشخص الوحيد ، لكنعالم مزدحم ، ربما بطول ذراعه ، يتحدث لغة النجوم. في عام 2016 ، أظهرت الدراسات أن كوكبًا بحجم الأرض قريب جدًا ، في مدار معتدل بالقرب من أصغر عضو في عائلة Alpha Centauri ، وهو نظام من فئة ثلاث نجوم 4.4 سنة ضوئية من شمسنا. علاوة على ذلك ، فإن بحثًا آخر شاقًا عن أقرب جار لنظامنا الشمسي ، كشفت نجوم برنارد التي تبعد حوالي ست سنوات ضوئية عن كوكب مناسب هناك أيضًا. إنها أرض كبيرة كبيرة باردة تسمى بارنارد ستار ب.

سوف تكون مهتمًا: ماذا سيكون استكشاف الفضاء في عام 2069؟

فريق دولي يضم أكثر من 60 عالم فلكي ،باستخدام المراصد حول العالم ، قمت بالتفصيل باكتشاف الكوكب في عدد 14 نوفمبر من مجلة Nature (ذكرنا هذا الاكتشاف باختصار). كل هذا يفتح الباب أمام الأبحاث المستقبلية - والمقارنات - لاثنين من هذه المألوفة وفي الوقت نفسه غريبة بالنسبة لنا الكواكب بجانب النظام الشمسي.

الأرض المجمدة السوبر

"إذا كنت تعيش في مدينة بها مليون شخص ، فأنت بذلكيقول المؤلف الرئيسي للدراسة ، إيجنسي ريباس ، وهو عالم فلك من معهد أبحاث الفضاء في كاتالونيا في إسبانيا ، إنك لست بحاجة إلى مقابلة كل واحد منهم - لكنك قد ترغب في مقابلة أقرب جيرانك. هذا هو بالضبط ما نفعله مع النظم الكوكبية للنجوم التي تحيط بنا. خلاف ذلك ، لم نتمكن من الإجابة على الأسئلة الكبيرة. كيف يتناسب نظامنا الشمسي وأرضنا مع بقية المجرة؟ هل هناك كواكب أخرى مأهولة أو غير مأهولة؟ لا يقدم لنا Barnard’s Star إجابات على هذه الأسئلة ، لكنه يخبرنا جزءًا من القصة التي نود أن نعرفها.

تقع في كوكبة Ophiuchus ، النجمبرنارد خافت للغاية في الضوء المرئي بحيث لا يمكن رؤيته بالعين المجردة. ومع ذلك ، فقد كانت مفضلة للفلكيين منذ عام 1916 ، عندما أظهرت القياسات أن حركتها الظاهرة في السماء كانت أكبر من حركة أي نجم آخر بالنسبة إلى شمسنا - مما أدى إلى أنها كانت قريبة جدًا من الفضاء. قربنا من نجم ما هو مؤقت فقط - بعد عشرات الآلاف من السنين ، سيقوده مساره بعيدًا عن قائمة النجوم الأقرب إلى نظامنا الشمسي.

بحسب ريباس وزملاؤه ، الكوكب المرشحأثقل بثلاثة أضعاف من كوكبنا وتدور في مدار يدور حول 233 يومًا حول نجمه. في نظامنا ، سيكون داخل مدار كوكب الزهرة ، لكن نجم بارنارد هو نجم قزم صغير قاتم وحمراء نسبيًا. وهذا يعني أن رفيقها يقع بالقرب من "خط الثلج" ، وهو الحدود التي سيكون من المؤكد أن الماء سيكون وراءها في شكل جليد متجمد. يُعتقد أن هذه المنطقة القريبة من النجوم مليئة بالكواكب ، لكن يبقى هذا مؤكدًا.

يجب أن يحصل Barnard star b على 2٪ من ذلكإن ضوء النجوم الذي تستقبله الأرض من الشمس يكفي لدرجة حرارة سطح الأرض التي تصل إلى -150 درجة مئوية. من المحتمل ، كما يشير ريباس ، أن الكوكب صلب ومغطى بطبقة سميكة من الجليد ، يشبه سطحه أقمار كوكب المشتري وزحل المجمدة. ستكون احتمالات الحياة في مثل هذا العالم بعيدة جدًا - ما لم يكن ، بالطبع ، محيطًا تحت سطح الأرض ، مدعومًا في حالة سائلة بواسطة الحرارة الداخلية. في هذه الحالة ، يجب أن تبقى الأمعاء دافئة لفترة طويلة جدًا - يجب أن يتراوح عمر الكوكب ما بين ستة إلى أحد عشر مليار سنة. بالمقارنة ، الأرض عمرها أربعة مليارات ونصف المليار.

بالمناسبة ، هذا هو كيف يبدو كوكبنا بالمقارنة مع الأشياء الأخرى.

بدلا من ذلك ، قد يكون الكوكبمغطاة ببطانية عازلة سميكة من الهيدروجين المتبقية بعد الولادة في القرص الدوار للغبار والغبار حول النجم. على الرغم من أن الهيدروجين في عوالم أصغر وأكثر سخونة يجب أن ينتشر في الفضاء ، فإن الأرض الفائقة في المدارات الباردة يمكنها أن تمسكها لفترة طويلة بما يكفي لكي يؤدي الغاز إلى إحداث تأثير هائل للاحتباس الحراري يسخن الكوكب. تقول سارة سيجر ، صياد الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي لم يشارك في الدراسة: إذا تم إطلاق هذه الآلية على بارنارد ستار ب أو غيره من الأرض الفائقة البرد ، فإن "أحلامنا بأن كل نجم يمكن أن يكون له كوكب مأهول يمكن أن تتحقق". ريباس. "في مكان ما قد يكون هناك عوالم مجنونة تماما."

سوف تكون مهتمًا: أطلق SpaceX 60 ساتلًا آخر من Starlink

تاريخ الفضاء

بعض العوالم ، للأسف ، جيدة جدًاالحقيقة. في عام 1963 ، اكتشف عالم الفلك الهولندي بيتر فان دي كامب الكواكب بالقرب من نجم بارنارد - عن طريق ربط التحولات المزعومة في حركة النجم على متن السماء مع التأثير الجاذبية للكواكب غير المرئية. ولكن بحلول سبعينيات القرن الماضي ، اختفت الأدلة على وجود كواكب فان دي كامب ، وعُزيت إلى العديد من الأخطاء والإغفالات في الملاحظات. علاوة على ذلك ، كان إيمان فان دي كامب في قناعاته ثابتًا. استمر في الاعتقاد بوجود كواكب طوال حياته.

هذه القصة التحذيرية يطارد والصيادون الكوكب الحديث. على الرغم من أن التأكيدات الحديثة للعالم بالقرب من بارنارد ستار أكثر ثقة بكثير مما كانت عليه في ذلك الوقت ، فإن العلماء ليسوا في عجلة من أمرهم للإدلاء بتصريحات.

بعض الخبراء لا يزالون غير متأكدينالعثور على كوكب. يقول ديبرا فيشر ، عالم فلك وصياد كوكبي مشهور من جامعة ييل: "نظرًا لوجود كواكب في كل مكان ، أعتقد أنه ينبغي أن يكونوا بالقرب من نجم بارنارد". "ربما حتى واحدة مع العديد من كتل الأرض وفترة دوران 233 يوما. ولكن هذا التحليل لا يوفر ثقة قوية بما فيه الكفاية ، في رأيي. "

على العكس من ذلك ، كزافييه دمشق ، عالم فيزياء فلكية من جنيفيجد المرصد في سويسرا ، الذي لا علاقة له بأبحاث ريباس ، دليلًا على أن بارنارد ستار ب مقنع تمامًا. "من وجهة نظر احتمال وجود هذا الكوكب ، أعتقد أنه لا يمكن أن يكون هناك شك. إشارة لها واضحة جدا. "

تمثل قضية Barnard Starإنجاز رائع في جمع وتحليل البيانات التي تم جمعها خلال مئات القياسات على سبعة أجهزة عالمية المستوى على التلسكوبات الأرضية الكبيرة لأكثر من 20 عامًا. يتتبع كل بُعد تسارع شعاعي لنجم Barnard Star - حركته باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها ، والتي يمكن أن تتقلب إذا كان هناك تأثير جاذبية للكواكب القريبة على النجم. الإشارة المنسوبة إلى Barnard Star b هي عبارة عن تذبذب يزيد قليلاً عن متر في الثانية - وهو تأثير تقريبًا على سرعة المشاة ، والتي يمكن فهمها بسهولة بسبب نشاطها النجمي أو خطأ فعال. إن مظهره الثابت على مدار عشرين عامًا ، كما هو موضح من البيانات الواردة من العديد من المصادر ، يشير إلى أن الإشارة لا تنتج عن ضوضاء مفيدة ، ولكن بسبب شيء آخر.

قد يكون لنجمة بارنارد ميزة ،على الرغم من قصة صيد الكوكب. هذا هو واحد من أهدأ النجوم ، مما يجعلها ملائمة لحساب التسارع شعاعي. يصر ريباس وزملاؤه أيضًا على أنهم استخلصوا استنتاجات وتعلموا من البيانات السابقة حول العوالم الوهمية. استبعدت الملاحظات المكثفة كذلك آثار البقع النجمية وغيرها من المصادر الواضحة التي يمكن أن يخطئ بها كوكب ما ، كما أجرت مليون محاكاة لنتوصل إلى أن فرصة أن تأتي الإشارة من التأثيرات النجمية أقل من 1٪. يقول ريباس "أنا متأكد بنسبة 99٪ من وجود كوكب". "لكن القصة مع بيتر فان دي كامب لا تخرج عن رأسي. إذا قدم شخص ما حجج قوية ضد اكتشافنا ، فسوف أتراجع! لا أود أن أصبح سيارة فان دي كامب في القرن الحادي والعشرين ".

كيف تطلق النار على الأجسام الفضائية؟

بطريقة أو بأخرى ، اليقين حول هذا الموضوعمرشح الكواكب المثير للجدل على وشك تشكيل. بالفعل ، استبعد عمل الفريق أي كواكب بحجم الأرض في مدارات مدتها 40 يومًا أو أقل حول بارنارد ستار ، مع اكتشاف التمايل أيضًا ، حتى يتم تأكيد تلميحات لكوكب آخر يختبئ بعيدًا. (لسوء حظ فان دي كامب ، فإن هذا الكوكب لا يزال غير متسق مع تصريحاته السابقة).

سوف تكون مهتمًا: لم تعد الجاذبية الاصطناعية مجرد خيال

وعلى الرغم من أن هذا غير مرجح ، فإن هذا الكوكب ربماإنه من قبيل الصدفة أن ندخل في الخط الدقيق مع وجهة نظرنا من الأرض ، بحيث مع "العبور" سوف تكون قادرة على إلقاء ظل كوكبي يمكن اكتشافه على التلسكوبات لدينا. لكن معظم الكواكب لا تمر بطريقة تجعلها مرئية من الأرض ، جزئياً لأنها تقع في مدارات واسعة في نجومها ، مثل Barnard Star b.

ومع ذلك ، فإن الفصل واسعة نسبيا من الكوكبتقدم النجوم خيارًا فضوليًا آخر: احتمال التقاط صورة له ، وتنفيذ "تصور مباشر". قد تكشف صورة لنجم Barnard's Star b عن العديد من الأشياء غير العادية ، والطبيعة الحقيقية للكوكب - هل ستكون أرضًا متجمدة فائقة ، أو عالمًا لظاهرة الاحتباس الحراري للهيدروجين ، أو أي شيء آخر لا يدركه المنظِّرون. مع هذه الصورة ، يمكن للفلكيين اتخاذ خطوة أخرى أقرب إلى حل لغز العزلة في عالمنا المزدحم.

في 2020 ، سيظهر جيل جديد على الساحةالتلسكوبات الأرضية كبيرة جدا. سيتم تجهيز كل منها بمرآة لجمع ضوء النجوم بقطر 30 مترًا أو أكثر ، والتي ستكون قادرة على التمييز بين الانبعاثات الضوئية الخافتة للكوكب. هنا فقط سيتم ضبط المراصد الأولى لتصور حراري - وهي ليست مناسبة جدًا للعثور على عوالم جليدية. أكثر من ذلك بكثير سوف يكون المرصد الفضائي WFIRST المزمع إطلاقه بعد تليسكوب جيمس ويب.

ما لم يكن ، بالطبع ، سيتم الإطلاق. إذا كان Barnard Star b موجودًا ، فقد يكون الكشف عنه باستخدام WFIRST حقيقيًا جدًا.

ولكن إذا كان موجودًا بالفعل ، فماذا سيكون؟ قل لنا الدردشة في برقية.