ماراثون في اكتشاف أجرام سيّارة خارج المجموعة الشمسية

منذ اكشتاف أول كوكب سيّار خارج المنظومة الشمسية عام 1992، تصاعدت وتيرة اكتشاف أجرام مماثلة في الكون. ويُطلق تعبير «كوكب سيّار» Planet على الجرم الفضائي الذي يدور حول نجم (والنجوم شموس) بصورة دورية، إضافة إلى دورانه حول نفسه. ومنذها، يبدو الأمر وكأن الفلكيين انخرطوا في سباق للبحث عن كواكب سيّارة في الفضاء الواسع، ربما صلح بعضها لإيواء بعض الأشكال الحيّة. ووصل عدد الكواكب السيّارة التي رُصدت خارج نظامنا الشمسي حتى بداية 2009 إلى 334 كوكباً. ويلفت الى أنها من الحجم الكبير، ربما تساوي حجم المشتري أو زحل في مجموعتنا الشمسية، بحيث استطاعت المراصد الفضائية والأرضية استشعار وجودها وتقصي حركتها. والحال أن معظم هذه الكواكب اكتشفت من طريق الرصد غير المباشر. إذ أن الحجم الكبير لتلك الأجرام السماوية يعطيها جاذبية كبيرة، ما يجعلها قادرة على التأثير في الضوء المنبعث من النجم الذي تدور حوله. وهكذا، يرصد العلماء بدقة التغييرات الهيّنة الثابتة التي تنبعث من النجوم، على أمل اكتشاف تلك الكواكب السيّارة. وتالياً، فإن مقدار تأثّر ضوء النجم (وكذلك طبيعة ذلك التأثّر) بحجم الكوكب السيّار يعطي أيضاً فكرة عن الخصائص الأولية لذلك الكوكب.

قراءة في أبعاد ضوئية

يلفت الى أن أكثر تلك الكواكب المكتشفة بعداً من الأرض تفصله عنها مسافة لا تزيد على 33 سنة ضوئية. والمعلوم أن السنة الضوئية هي المسافة التي يعبرها الضوء خلال سنة، بسرعة تقارب 300 ألف كيلومتر في الثانية. يبعد القمر عن الأرض مثلاً حوالى ثانية ضوئية، بينما تبعد الشمس عنها قرابة 8 دقائق ضوئية. ولمقارنة سرعة المركبات الفضائية مع سرعة الضوء، يكفي القول إن تلك المركبات احتاجت قرابة سبعة شهور للوصول الى المريخ، الذي لا يبعد عن الأرض أكثر من 5 دقائق ضوئية! والمعلوم أيضاً أن الشمس والكواكب السيّارة التابعة لها، توجد على بُعد 30 ألف سنة ضوئية من مركز مجرة «درب التبانة» التي يبلغ شعاعها نحو 50 ألف سنة ضوئية.
حتى الأمس القريب كانت عملية رصد الكواكب خارج المنظومة الشمسية أمراً شديد الصعوبة، إذ أن النجوم التي تبدو للعين المجردة نقاطاً تتلألأ في السماء، تبدو أيضاً عبر التلسكوب نقاطاً أكثر ضياءً ولكن من دون أبعاد وتفاصيل إضافية. في المقابل، من المستطاع قياس أبعاد المجرّات لأن شعاعها يمتد لمسافة تزيد على مئات آلاف السنوات الضوئية. ولحد الآن، لم تستطع المراصد، سواء الثابته في مقارها أرضياً أو تلك التي وضعت في مسارات في الفضاء، أن ترى بوضوح قرص أي نجم سوى...الشمس. ولم تتمكن من قراءة تفاصيل نجم قريب، مثل «بروكسيما سنتوري» التي لا تبعد عن الأرض سوى 4.3 سنة ضوئية.
وتالياً، فمن البديهي القول إن العلماء لم يتمكنوا لحد الآن من قراءة تفاصيل الكواكب السيّارة المكتشفة بصورة مباشرة، بل يستخدمون تقنيات الرصد الجيولوجي الفضائي المعتمد على الضوء للتعرّف إلى بعض الخصائص الأساسية لتلك الكواكب.
وأحياناً، يستعمل الفلكيون تقنية «الكسوف الاصطناعي» لنجم ما، كي يستطعيوا رصد النقطة الخافتة التي تُمثّل كوكباً سيّاراً كبيراً يدور حوله. ولا تتوافر تلك التقنية إلا للتلسكوبات المتطورة.
وإذا أخذت هذه المعطيات في الاعتبار، يغدو من المنطقي القول إن معظم الكواكب السيّارة المكتشفة لحد الآن، هي كواكب غازية عملاقة تشبه من حيث الحجم والكتلة كوكب المشتري (جوبيتر) أو كوكب زحل (ساتورن) في المنظومة الشمسية. ويتمتع الكوكبان السابقان بحجمين ضخمين، إذ يفوق قطر كل منهما نظيره الأرضي بأضعاف، كما تزيد كتلة كل منهما عما تملكه الأرض بعشرات المرات.

كواكب سيّارة أصغر حجماً

منذ عام 2005، اكتشف الفلكيون عدداً من الكواكب السيّارة الصغيرة نسبياً، التي لا تزيد كتلها على أربعة أو خمسة أضعاف كتلة الأرض. ويميل الفلكيون للقول ان الكواكب «الصغيرة» ربما كانت أكثر شيوعاً مما ظنّه العلماء سابقاً، وكذلك يعتقد بعضهم أن نسبة الكواكب «الصغيرة» ربما فاقت الأجرام الغازية العملاقة التي يسهل اكتشافها أثناء دورانها حول شموسها.
ففي مقال بعنوان «هل الكواكب شبه - الأرضية العملاقة هي الآفاق الجديدة للأبحاث الفلكية؟» يشرح جايا وردانا، المحرر الرئيسي المساعد في مجلة «أسترونومي» الأميركية والباحث الفلكي في جامعة «تورونتو» الكندية، الطرق العلمية البالغة الدقة التي يعتمدها الفلكيون لاصطياد أصغر الوشوشات الفلكية وتحليلها.
ويعتقد وردانا أن الغلبة ما زالت مستمرة راهناً لإكتشاف الكواكب الفضائية الغازية العملاقة التي تقارب كتلتها كتلة كوكب المشتري أو تفوقها بأضعاف. وفي المقابل، فإنه يرى أن الكواكب الصغيرة (التي تغلب الصخور على تركيبتها الأساسية، كحال الأرض) لا بد من أن تكون شائعة كونياً.
والمعلوم أن موضوع البحث عن كواكب سيّارة خارج المجموعة الشمسية طرح منذ أواسط القرن التاسع عشر. وحينها، مال كثير من علماء الفلك للإعتقاد بوجود مثل هذه الكواكب، ولكن لم تكن لديهم الوسيلة لتقدير نسبتها وكتلها وأبعادها مقارنة بكواكب منظومتنا الشمسية.
في عام 1992، رُصِدَ أول كوكب سيّار في الفضاء الكوني. وفي عام 1995، رُصد الكوكب «51 - بيجاسي - ب» فكان أول كوكب خارجي جرت مراقبته جيداً. وبفضل تقنيات الكومبيوتر، احتُسبت كتلته ومدة دورانه حول النجم «51- بيجاسي» الذي يشبه الشمس في تصنيفه. وقد دهش العلماء لإكتشاف هذا الكوكب الغازي العملاق الذي يفوق المشتري كتلة وحجماً، ويدور على مسافة قريبة من نجمه بسرعة كبيرة جداً بحيث ينهي دورة كاملة في أربعة أيام، وشكّل الأمر تحدياً علمياً مدهشاً. فقد ساد القول إن الكواكب السيّارة الأكبر حجماً هي الأكثر بعداً عن نجمها، كما تحتاج إلى مدة أكبر لتكمل دورتها حوله. فمثلاً، تحتاج الأرض سنة لتدور حول الشمس، بينما يحتاج المشتري لحوالى 12 سنة لينهي دورته حول الشمس.
وراهناً، يقدّر العلماء أن 10 في المئة على الأقل من النجوم الشبيهة بالشمس لديها كواكب في مجالها الجاذب، بل أن النسبة الحقيقية قد تكون أكثر بكثير.
ويصنّف الفلكيون النجوم (وهي شموس) في سبع فئات رئيسية، تبدأ بالنجوم العظمى التي يميل لونها نحو الأزرق وتفوق حرارة سطحها الـ 30 ألف درجة مئوية، وتمر بالنجوم الحمر الباردة التي لا تزيد درجة حرارة سطحها عن 3 آلاف درجة مئوية. ووفق هذه اللائحة، تصنف شمسنا من الفئة التي تبلغ حرارة سطحها قرابة 6000 درجة مئوية.
وتفتح عملية اكتشاف كواكب سيّارة حول نجوم غير الشمس المجال لأسئلة أكثر دقة وتخصصاً حول ما إذا كان بعضها يؤوي حياة ما أو ما إذا كانت بيئة بعضها صالحة لاستضافة كائنات حية.
وبين الكواكب المكتشفة حتى اليوم، يعتبر الكوكب «غليز 581 - د» نموذجياً لتقصي إمكان وجود حياة عليه، نظراً الى وجوده على مدار قريب جداً من نجمه «غليز 581». ويقع ذلك الكوكب ضمن «المنطقة الخضراء» لشمسه، وهي التسمية التي تُطلق على منطقة من الفضاء المحيط بالنجم بحيث تستطيع الكواكب التي تقع ضمنها، استقبال طاقة كافية من اشعة النجم، ما يؤمّن على سطحها حرارة كافية لوجود الماء السائل، أي بين الصفر والمئة درجة مئوية. واستطراداً، فإن الشمس «غليز 581» تصنف ضمن فئة «المارد الأحمر» مرحلة متقدمة من عمر نجمٍ متوسط الكتلة، يخرج خلالها من «اللائحة الرئيسية» للنجوم إثر انطفاء فرنه الداخلي، ما يؤدي إلى تقلصه مع انتفاخ في طبقاته الخارجية وتمدّدها. ويترافق ذلك التمدّد مع تراجع حرارة هذه الطبقات إلى أقل من 3000 درجة مئوية، فيبدو النجم اذّاك كأنه كرة حمراء ضخمة.