ما هي طريقة الجاذبية الميكروية؟

Send

مرحبًا بك مرة أخرى في سلسلتنا حول طرق صيد الكواكب الخارجية! اليوم ، ننظر إلى الطريقة الغريبة والفريدة والمعروفة باسم الجاذبية الميكروية.

من المؤكد أن البحث عن الكواكب التي تعمل بالطاقة الشمسية قد ازداد سخونة في العقد الماضي. بفضل التحسينات التي أدخلت على التكنولوجيا والمنهجية ، وصل عدد الكواكب الخارجية التي تمت ملاحظتها (اعتبارًا من 1 ديسمبر 2017) إلى 3710 كواكب في 2780 نظامًا النجوم ، مع 621 نظامًا يضم العديد من الكواكب. لسوء الحظ ، بسبب القيود المختلفة التي يضطر الفلكيون إلى التعامل معها ، تم اكتشاف الغالبية العظمى باستخدام طرق غير مباشرة.

تُعرف إحدى الطرق الأكثر استخدامًا للكشف غير المباشر عن الكواكب الخارجية باسم الجاذبية الميكروية. تعتمد هذه الطريقة بشكل أساسي على قوة الجاذبية للأجسام البعيدة لثني وتركيز الضوء القادم من نجم. عندما يمر كوكب أمام النجم بالنسبة للمراقب (أي يقوم بالعبور) ، ينخفض الضوء بشكل يمكن قياسه ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتحديد وجود كوكب.

في هذا الصدد ، يعد Gravitational Microlensing نسخة مصغرة من عدسة Gravitational Lensing ، حيث يتم استخدام كائن متداخل (مثل مجموعة المجرة) لتركيز الضوء القادم من مجرة أو كائن آخر يقع خارجها. كما أنه يشتمل على عنصر أساسي في طريقة العبور عالية الفعالية ، حيث يتم رصد النجوم للهبوط في السطوع للإشارة إلى وجود كوكب خارجي.

وصف:

وفقًا لنظرية النسبية العامة لأينشتاين ، تتسبب الجاذبية في ثني نسيج الزمكان. يمكن أن يتسبب هذا التأثير في تشويه أو تأثر الضوء المتأثر بجاذبية الجسم. يمكن أن تعمل أيضًا كعدسة ، مما يجعل الضوء أكثر تركيزًا ويجعل الأشياء البعيدة (مثل النجوم) تبدو أكثر إشراقًا للمراقب. يحدث هذا التأثير فقط عندما يتم محاذاة النجمين تمامًا تقريبًا بالنسبة إلى المراقب (أي أحدهما يقع أمام الآخر).

هذه "الأحداث العدسة" مختصرة ، لكنها وفيرة ، حيث تتحرك الأرض والنجوم في مجرتنا دائمًا بالنسبة لبعضها البعض. في العقد الماضي ، تمت ملاحظة أكثر من ألف حدث من هذا النوع ، واستمر عادةً لبضعة أيام أو أسابيع في كل مرة. في الواقع ، تم استخدام هذا التأثير من قبل السير آرثر إدينجتون في عام 1919 لتقديم أول دليل تجريبي للنسبية العامة.

حدث هذا خلال كسوف الشمس في 29 مايو 1919 ، حيث سافر إدينجتون والبعثة العلمية إلى جزيرة برينسيبي قبالة ساحل غرب أفريقيا لالتقاط صور للنجوم التي أصبحت مرئية الآن في المنطقة المحيطة بالشمس. أكدت الصور توقع آينشتاين من خلال إظهار كيفية تحول الضوء من هذه النجوم قليلاً استجابةً لمجال جاذبية الشمس.

تم اقتراح هذه التقنية في الأصل من قبل علماء الفلك Shude Mao و Bohdan Paczynski في عام 1991 كوسيلة للبحث عن رفاق ثنائيين للنجوم. تم تحسين اقتراحهم من قبل أندي جولد وأبراهام لوب في عام 1992 كوسيلة للكشف عن الكواكب الخارجية. تكون هذه الطريقة أكثر فاعلية عند البحث عن الكواكب باتجاه مركز المجرة ، حيث يوفر انتفاخ المجرة عددًا كبيرًا من النجوم الخلفية.

مزايا:

Microlensing هي الطريقة الوحيدة المعروفة القادرة على اكتشاف الكواكب على مسافات كبيرة حقًا من الأرض وقادرة على العثور على أصغر الكواكب الخارجية. في حين أن طريقة السرعة الشعاعية فعالة عند البحث عن الكواكب التي تصل إلى 100 سنة ضوئية من الأرض ويمكن لقياس الضوء العابر اكتشاف الكواكب على بعد مئات السنين الضوئية ، يمكن أن يجد التحليل الدقيق كواكب تبعد آلاف السنين الضوئية.

في حين أن معظم الطرق الأخرى لديها انحياز للكشف عن الكواكب الصغيرة ، فإن طريقة العدسة الدقيقة هي أكثر الوسائل حساسية للكشف عن الكواكب التي تبعد حوالي 1-10 وحدات فلكية (AU) عن النجوم الشبيهة بالشمس. يعد Microlensing أيضًا الوسيلة الوحيدة المؤكدة للكشف عن الكواكب منخفضة الكتلة في المدارات الأوسع ، حيث تكون كل من طريقة العبور والسرعة الشعاعية غير فعالة.

مجتمعة ، تجعل هذه الفوائد من الميكرولين الطريقة الأكثر فعالية للعثور على كواكب تشبه الأرض حول النجوم الشبيهة بالشمس. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تثبيت مسوحات العدسات الدقيقة بشكل فعال باستخدام المرافق الأرضية. مثل قياس الضوء العابر ، تستفيد طريقة العدسة الدقيقة من حقيقة أنه يمكن استخدامها لمسح عشرات الآلاف من النجوم في وقت واحد.

سلبيات:

نظرًا لأن أحداث العدسات الدقيقة فريدة ولا تخضع للتكرار ، فلن تتم ملاحظة أي كواكب تم اكتشافها باستخدام هذه الطريقة مرة أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تميل تلك الكواكب التي تم الكشف عنها إلى أن تكون بعيدة جدًا ، مما يجعل تحقيقات المتابعة مستحيلة تقريبًا. لحسن الحظ ، لا تتطلب عمليات الكشف عن الميكرونيزين عمومًا استقصاءات للمتابعة نظرًا لوجود نسبة إشارة إلى ضوضاء عالية جدًا.

في حين أن التأكيد ليس ضروريًا ، فقد تم تأكيد بعض أحداث العدسات الدقيقة الكوكبية. تم تأكيد الإشارة الكوكبية للحدث OGLE-2005-BLG-169 من خلال ملاحظات HST و Keck (بينيت وآخرون 2015 ؛ باتيستا وآخرون 2015). بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن تنتج مسوحات العدسات الدقيقة سوى تقديرات تقريبية لمسافة الكوكب ، تاركة هوامش كبيرة للخطأ.

لا تستطيع Microlensing أيضًا تقديم تقديرات دقيقة للخصائص المدارية للكوكب ، لأن السمة المدارية الوحيدة التي يمكن تحديدها مباشرةً بهذه الطريقة هي المحور شبه الرئيسي الحالي للكوكب. على هذا النحو ، فإن الكوكب الذي له مدار غريب الأطوار لا يمكن اكتشافه إلا لجزء صغير من مداره (عندما يكون بعيدًا عن نجمه).

وأخيرًا ، يعتمد التكثيف المجهري على أحداث نادرة وعشوائية - مرور نجم واحد بالضبط أمام آخر ، كما يُرى من الأرض - مما يجعل عمليات الكشف نادرة وغير متوقعة.

أمثلة على مسوحات العدسات الدقيقة الجاذبية:

تشمل الاستطلاعات التي تعتمد على طريقة Microlensing تجربة عدسة الجاذبية البصرية (OGLE) في جامعة وارسو. يستخدم هذا المشروع الدولي ، بقيادة أندرزيج أودالسكي ، مدير المرصد الفلكي للجامعة ، تلسكوب "وارسو" بطول 1.3 متر في لاس كامباناس ، تشيلي ، للبحث عن أحداث العدسات الدقيقة في حقل يضم 100 نجمة حول انتفاخ المجرة.

هناك أيضًا مجموعة الملاحظات الميكروية في الفيزياء الفلكية (MOA) ، وهي جهد تعاوني بين الباحثين في نيوزيلندا واليابان. تحت قيادة الأستاذ ياسوشي موراكي من جامعة ناغويا ، تستخدم هذه المجموعة طريقة Microlensing لإجراء مسوحات للمادة المظلمة والكواكب خارج الشمس والأجواء النجمية من نصف الكرة الجنوبي.

ثم هناك الشبكة الخارقة للكشف عن الشذوذ (PLANET) ، والتي تتكون من خمسة مقاريب بطول متر واحد موزعة حول نصف الكرة الجنوبي. بالتعاون مع RoboNet ، هذا المشروع قادر على توفير ملاحظات شبه مستمرة لأحداث العدسة الدقيقة التي تسببها الكواكب ذات الكتل المنخفضة مثل الأرض.

المسح الأكثر حساسية حتى الآن هو شبكة التليسكوب الميكروي الكورية (KMTNet) ، وهو مشروع بدأه المعهد الكوري لعلم الفلك وعلوم الفضاء (KASI) في عام 2009. ويعتمد KMTNet على الأدوات في ثلاثة مراصد جنوبية لتوفير المراقبة المستمرة على مدار 24 ساعة انتفاخ المجرة ، بحثًا عن أحداث العدسة الدقيقة التي ستشير إلى الطريق نحو كواكب كتلة الأرض التي تدور حول مناطقها الصالحة للسكن.

لقد كتبنا العديد من المقالات المثيرة للاهتمام حول اكتشاف الكواكب الخارجية هنا في مجلة الفضاء. هنا ما هي الكواكب الشمسية الإضافية ؟، ما هي طريقة العبور ؟، ما هي طريقة السرعة الشعاعية ؟، ما هي عدسة الجاذبية؟ وكون كبلر: كواكب في مجرتنا أكثر من النجوم

لمزيد من المعلومات ، تأكد من الاطلاع على صفحة وكالة ناسا في استكشاف الكواكب الخارجية ، وصفحة جمعية الكواكب على الكواكب خارج المجموعة الشمسية ، وأرشيف الكواكب خارج ناسا / كالتيك.

يحتوي Cast Astronomy Cast أيضًا على حلقات ذات صلة بالموضوع. إليك الحلقة 208: تلسكوب سبيتزر ، الحلقة 337: قياس الضوء ، الحلقة 364: مهمة CoRoT ، والحلقة 367: سبيتزر يفعل الكواكب الخارجية.

مصادر: