دراسة جديدة .. موجات الجاذبية قد تكشف كواكب خفية
للعلّم - قد يكشف ميل طفيف في حركة نجمين وجود كوكب يدور حولهما. هذه هي الفكرة التي بحثتها دراستان قادهما علماء من وكالة ناسا، وخلصتا إلى أن مرصد "ليزا" الفضائي، الذي يجري تطويره حاليا، قد يتمكن من رصد كواكب خارج المجموعة الشمسية من خلال الأثر الذي تتركه في موجات الجاذبية، فيما قد يساعد تلسكوب "جيمس ويب" في التحقق من وجودها.
بصمة كوكب في إشارة راديو
فقد ركز الباحثون على أزواج من الأقزام البيضاء، وهي بقايا نجوم تشبه الشمس، ينكمش كل منها إلى حجم يقارب حجم الأرض. وحين يدور قزمان أبيضان حول بعضهما في مدار متقارب، يولّدان موجات جاذبية بتردد يكاد يكون ثابتا. وإذا دار حولهما كوكب بكتلة كافية، فإن جاذبيته تُحدث تمايلا طفيفا في حركة النجمين، فيترك ذلك أثرا في الإشارة الواصلة إلى المرصد.
وشبهت الباحثة كيسي ماكغراث، التي قادت إحدى الدراستين، هذا الأثر بإشارة الراديو. فكما تُنقل الأصوات عبر ترددات مجاورة للتردد الرئيسي، قد يكشف ظهور ترددات إضافية في إشارة موجات الجاذبية عن وجود كوكب.
وكان عالم الفلك الياباني ناوكي سيتو قد طرح الفكرة عام 2008، فيما تحدد الدراسة الجديدة كتل الكواكب ومداراتها التي تجعل رصدها أسهل.
وتفتح هذه الطريقة باب البحث في أنظمة لم يُرصد فيها أي كوكب حتى الآن، رغم اكتشاف كواكب حول أقزام بيضاء منفردة. ويقدّر علماء الفلك أن مجرة درب التبانة تضم نحو 10 ملايين زوج من الأقزام البيضاء، يكمل نجما كل زوج دورة حول بعضهما في أقل من ساعة. ويتوقعون أن يستطيع «ليزا» تمييز إشارات نحو 10 آلاف نظام منها.
"جيمس ويب" يتحقق من الإشارة
وبعد التقاط إشارة تشير إلى وجود كوكب، يأتي دور «جيمس ويب». فالكوكب قد يجعل النظام يصدر أشعة تحت حمراء أكثر مما يُتوقع من النجمين وحدهما. وفي نموذج لنظام يبعد 500 سنة ضوئية، وجد الباحثون أن "ويب" قد يرصد كوكبا تبلغ كتلته نحو خمسة أضعاف كتلة المشتري، فيما قد يلتقط "ليزا" أثر كوكب أقل كتلة من المشتري في ظروف مثالية.
هذا ومن المقرر إطلاق "ليزا" في منتصف ثلاثينيات القرن الحالي، في مهمة تقودها وكالة الفضاء الأوروبية بالتعاون مع ناسا. وسيتألف المرصد من ثلاث مركبات تدور حول الشمس في تشكيل مثلث، يبلغ طول كل ضلع فيه نحو 2.5 مليون كيلومتر. وستتبادل المركبات أشعة الليزر لقياس تغيرات في المسافات بينها أصغر من عرض ذرة الهيليوم، تحدث عند مرور موجة جاذبية.
وكان ألبرت أينشتاين قد تنبأ بموجات الجاذبية قبل أكثر من قرن، ورصدتها مراصد أرضية للمرة الأولى عام 2015. وتقترح الدراستان، المنشورتان في دورية "ذا أستروفيزيكال جورنال"، استخدام هذه الموجات للبحث عن كواكب عبر قياس أثر جاذبيتها في حركة النجوم التي تدور حولها.
بصمة كوكب في إشارة راديو
فقد ركز الباحثون على أزواج من الأقزام البيضاء، وهي بقايا نجوم تشبه الشمس، ينكمش كل منها إلى حجم يقارب حجم الأرض. وحين يدور قزمان أبيضان حول بعضهما في مدار متقارب، يولّدان موجات جاذبية بتردد يكاد يكون ثابتا. وإذا دار حولهما كوكب بكتلة كافية، فإن جاذبيته تُحدث تمايلا طفيفا في حركة النجمين، فيترك ذلك أثرا في الإشارة الواصلة إلى المرصد.
وشبهت الباحثة كيسي ماكغراث، التي قادت إحدى الدراستين، هذا الأثر بإشارة الراديو. فكما تُنقل الأصوات عبر ترددات مجاورة للتردد الرئيسي، قد يكشف ظهور ترددات إضافية في إشارة موجات الجاذبية عن وجود كوكب.
وكان عالم الفلك الياباني ناوكي سيتو قد طرح الفكرة عام 2008، فيما تحدد الدراسة الجديدة كتل الكواكب ومداراتها التي تجعل رصدها أسهل.
وتفتح هذه الطريقة باب البحث في أنظمة لم يُرصد فيها أي كوكب حتى الآن، رغم اكتشاف كواكب حول أقزام بيضاء منفردة. ويقدّر علماء الفلك أن مجرة درب التبانة تضم نحو 10 ملايين زوج من الأقزام البيضاء، يكمل نجما كل زوج دورة حول بعضهما في أقل من ساعة. ويتوقعون أن يستطيع «ليزا» تمييز إشارات نحو 10 آلاف نظام منها.
"جيمس ويب" يتحقق من الإشارة
وبعد التقاط إشارة تشير إلى وجود كوكب، يأتي دور «جيمس ويب». فالكوكب قد يجعل النظام يصدر أشعة تحت حمراء أكثر مما يُتوقع من النجمين وحدهما. وفي نموذج لنظام يبعد 500 سنة ضوئية، وجد الباحثون أن "ويب" قد يرصد كوكبا تبلغ كتلته نحو خمسة أضعاف كتلة المشتري، فيما قد يلتقط "ليزا" أثر كوكب أقل كتلة من المشتري في ظروف مثالية.
هذا ومن المقرر إطلاق "ليزا" في منتصف ثلاثينيات القرن الحالي، في مهمة تقودها وكالة الفضاء الأوروبية بالتعاون مع ناسا. وسيتألف المرصد من ثلاث مركبات تدور حول الشمس في تشكيل مثلث، يبلغ طول كل ضلع فيه نحو 2.5 مليون كيلومتر. وستتبادل المركبات أشعة الليزر لقياس تغيرات في المسافات بينها أصغر من عرض ذرة الهيليوم، تحدث عند مرور موجة جاذبية.
وكان ألبرت أينشتاين قد تنبأ بموجات الجاذبية قبل أكثر من قرن، ورصدتها مراصد أرضية للمرة الأولى عام 2015. وتقترح الدراستان، المنشورتان في دورية "ذا أستروفيزيكال جورنال"، استخدام هذه الموجات للبحث عن كواكب عبر قياس أثر جاذبيتها في حركة النجوم التي تدور حولها.