إن أي نظام شمسي يعرف على انه نجم مركزي ترتبط به عدد من الكواكب وأقمارها التابعة، وكذلك كويكبات ونياز السلام عليكم ورحمة الله نعالي وبركاته اما بعد.....في مدار لها ضمن حدود جاذبية هذا النجم. أي انها الأجرام السماوية المختلفة والمحصورة في مدار حول النجم وقوة جذبه الكبير.
والطرق التي تتخذها الكواكب والاجرام في مدارها حول نجم ما تكون في نفس الإتجاه من الغرب إلى الشرق ( إلا ما ندر يدور بجهة عكسية) وتتحرك في مدار ليس بدائري، ولكنه بشكل بيضاوي أو إهليجي، وفي حالة نظامنا الشمسي الموجود داخل مجرة ضخمة يمتد مدى النظام إلى حوالي ستة بليون كيلومتر من مركزه الشمس.
ونظامنا الشمسي ليس فريدا في الكون. فكما تكونت مجموعتنا الشمسية تكونت مجموعات اخرى سواء في مجرتنا والتي تحتوي على ملايين الملايين من النجوم، والتي هي بدورها واحدة من مليارات المجرات. ويثبت ذلك الدراسات التي قام بها العلماء عن كيفية تشكل نظامنا الشمسي بدراسة الظواهر الفلكية الأخرى، مثل السدم، والتي تمر بمراحل مختلفة من دورات حياتها، وقد كان للتقدم الهام في التقنية، إستطاع علماء أن يروا أنظمة شمسية اخرى وهي تمر في مراحل مختلفة إثناء عمليات التطور.
ومن خلال تتبع الفلكيون وجيولوجيي الكواكب للسماء بمساعدة المناظير المتقدمة مثل تلسكوب هابل الفضائي، فقد وجدوا بلايين البلايين من المجرات الأخرى في كوننا، كل منها يمكن أن يحتوي على مئات (وليس الالوف أو الملايين على اقل تقدير) مثل نظامنا الشمسي. ولكن للآن لم نعلم إذا كانت هناك كواكب في تلك الانظمة الشمسية الاخرى لها ظروف مثل كوكبا ويدعم حياة أو لربما توجد حياة ذكية اخرى مثلنا أو أكثر منا.
بداية إكتشاف كواكب خارج نظامنا الشمسي
بدأ إكتشاف وجود كواكب خارج مجموعتنا الشمسية في أواخر عام 1995 وبداية عام 1996، عند الإعلان عن وجود ثلاثة كواكب تتبع نجما خارج المجموعة ويبعد عنا حوالي 35 سنة ضوئية، الكوكب الأول إكتشفه الفلكيين السويسريين ميتشل مايور Michel Mayor و ديديير كلوز Didier Queloz، وهو كوكب يدور في مدار حول نجم في برج الفرس الأعظم Pegasus. وكوكبان أخران إكتشف من قبل فلكيين أمريكيين هما جيفري مارسي Geoffrey Marcy وبول بتلر Paul Butler. أحد الكوكبين يقع في برج العذراء Virgo والآخر في مجموعة الدب الأكبر Ursa Major. وبعد ذلك تلت الإكتشافات ووجد الفلكيين دلائل على وجود أكثر من مئة كوكب معروف خارج نظامنا الشمسي.
إكتشاف أنظمة شمسية
كان أول إكتشاف عن نظام شمسي خارج نظامنا في عام 1999، عندما تم الإعلان أول مرة عن إكتشاف نظام كوكبي. فقد إكتشف الفلكيين ثلاثة كواكب تحيط بالنجم Upsilon Andromedae اللامع، ويبعد عنا حوالي أربع وأربعون سنة ضوئية، إثنان من تلك الكواكب الثلاثة من الكواكب الضخمة والتي يبلغ حجمها ضعف حجم كوكب المشتري في نظامنا، وحسب تقديرات العلماء فإن تلك الكواكب هي كواكب غازية مثل المشتري وليس لهم سطح صلب، ويقع الكوكب الاقرب لنجمه على مسافة قريبة جدا تبلغ تقريبا ثمن المسافة بين عطارد والشمس.
وفي أوائل 2001 تم الاعلان عن إكتشاف نظامين أخرين. كل منهما مختلفين عن الآخر وعن نظامنا الشمسي. احدهما هو نجم مثل شمسنا يدور حوله كوكب هائل يبلغ تقريبا سبعة عشر ضعف حجم المشتري. طبقا للفلكيين، هذا الجرم الكبير يمكن أن يكون نجما قد خفت ضوءه أو قد يكون جرما فلكيا لم يرى من قبل. أما في النظام الثاني، فهو نجم صغير يدور حوله إثنان من الكواكب ذات الحجم المتوسط، ولكن مداراتهم حول النجم، حير الفلكيين، حيث أن أحدهم وهو الكوكب الداخلي يدور مرتين أسرع من الكوكب الخارجي.
تكنولوجيا إكتشاف الكواكب والانظمة الاخرى
إن الاعتماد على الضوء المنعكس على كوكب يكون خافتا بالمقارنة بالضوء الصادر عن نجمه، لذا فإن إكتشاف كوكب بهذه الطريقة صعبة جدا في ظل ما توفره التكنولوجيا المتوفرة حاليا، خاصة وأن الضوء المنبعث من النجم يغلب على الضوء المستقبل من الكوكب. ولهذا فقد انحصر عدد الكواكب المكتشفة خارج المجموعة الشمسية التي تمت ملاحظتها بهذه الطريقة المباشرة في عدد قليل جدا حتى الآن.
لذلك فقد ابتكر علماء الفلك طرق غير مباشرة لاكتشاف تلك الكواكب، وقد أدت تلك الطرق إلى نجاحات كبيرة في هذا المجال.
طريقة تتبع تذبذب النجم (السرعة الشعاعية للنجم)
تعتمد هذه الطريقة على تذبذب حركة النجم خلال حركته في السماء، ويرجع سبب هذه الحركة المتأرجحة للنجم أن الثقل التجاذبي المشترك بين النجم والكواكب التابعة له يقع بينهما، ولذلك نلاحظ أن النجم والكواكب تدور حول هذا المركز التجاذبي المشترك، ونتيجة لذلك يحدث هذا التذبذب في حركة النجم عند متابعته لفترة طويلة، ويتم الكشف عن الكواكب الكبيرة بسهولة بإستخدام هذه الطريقة، وكذلك الكواكب ذات المدارات الاقرب للنجم وأيضا الكواكب الاسرع حركة، ومن خلال هذه الطريقة تم اكتشاف اكثر من 400 كوكب سيار في المجرة خارج المجموعة الشمسية.
وفي هذه الطريقة ( السرعة الشعاعية - هي مصطلح عام يدل على تأثير حركة الجسم على الشعاع الصادر منه، وعند كتابة السرعة الشعاعية لجسم ما يتم كتابة سرعته في الثانية الواحدة وبجانبها علامة الـ"-" في حال كان النجم يقترب وعلامة الـ"+" إذا كان يبتعد)، يتم قياس الانزياح نحو الأحمر (ابتعاد النجم) والانزياح نحو الأزرق (اقتراب النجم) وبالإمكان قياس السرعة الشعاعية بدقة بالتقاط صورة طيفية ذات دقة عالية ثم تحليل الصورة وقياس طول موجة الجرم. فإذا كانت الموجة قصيرة (انزياح نحو الأزرق) فهذا يعني أن الجرم يقترب أما إن كانت طويلة (انزياح نحو الأحمر) فهذا يعني أن الجرم يبتعد، وبمقارنة تلك النتائج مع النجوم المجاورة لذلك النجم، فإنه يمكن الحكم على وجود كوكب تابع له. وكذلك يمكن تعين كتلة الكوكب بإستخدام هذه الطريقة.
طريقة عبور الكوكب
تعتمد هذه الطريقة على عملية انحناء الضوء، إذا عبر كوكب عبر قرص النجم الذي يتبعه فإن الضوء الصادر من النجم يضعف قليلا، ويعتمد مقدار ذلك الانخفاض في إضاءة النجم على حجم الكوكب بالنسبة إلى حجم النجم.
ولكن في هذه الطريقة فإنه يمكن رؤية حدوث عبور الكوكب عبر نجمه إذا كان مدار الكوكب في نفس اتجاه المشاهد، ويعتمد احتمال وجود مدار الكوكب في نفس اتجاه الرؤية على نسبة قطر الكوكب إلى قطر النجم، وتوجد فقط نحو 10 % من الكواكب ذات المدار الصغير على هذا النحو، إلا ان النسبة تقل للكواكب ذات المدارات الأكبر.
ومن أهم مزايا طريقة العبور قدرتها على تعيين حجم الكوكب عن طريق قياس منحنى الإضاءة، وعند اسنخدامها مع الطريقة السابقة فيمكن حساب كثافة الكوكب، وكذلك معرفة بعض خصائصه الطبيعية. كما تسمح هذه الطريقة أيضا بمعرفة بعض خفايا غلافه الجوي، فعند عبور الكوكب قرص النجم يتخلل بعض ضوء النجم جو الكوكب، وبدراسة الاطياف الواضحة يمكن اكتشاف بعض العناصر التي يتكون منها غلافه الجوي.
زمن النبض
من انواع النجوم النجم النابض وهو النجم النيتروني، وتلك النجوم النباضة تدور بسرعة فائقة حول محورها وتطلق موجات راديوية منتظمة، تأتي وتختفي على فترات زمنيه دورية، ونظرا لأن دورة استقبال الموجات من النجوم النباضة تكون مضبوطة جدا فإن تغيرها يمكن من دراسة حركة ذلك النجم.
وحيث أن النجم النابض مثل اي نجم آخر ويدور في فلك صغير، فإذا كان له كوكب تابع، فأننا نتمكن من حساب قياسات تغيرات زمن النبضات وبالتالي يمكن تعيين قياسات لفلكه.
وهذه الطريقة لم تبتكر بغرض اكتشاف الكواكب خارج المجموعة الشمسية، ولكنها حساسة جدا بحيث تستطيع اكتشاف كواكب صغيرة قد تبلغ كتلتها عشر كتلة الأرض، كما في استطاعتها اكتشاف تغير الجاذبية بين مجموعة من الكواكب وإعطاء معلومات عن أفلاك الكواكب في ذلك النظام.
ولكن يعيب على هذه الطريقة ندرة وجود هذا النوع من النجوم، كما أن وجود حياة على أحد كواكب النجوم النباضة غير ممكن بسبب الطاقة الإشعاعية الهائلة التي يشعها النباض بحيث تقضي على أي نوع من الحياة على الكواكب المحيطه به إن وجدت.
التعدس الجذبي
يحدث التعدس الجذبي عندما يكون الحقل الجذبي لنجم ما يعمل عمل عدسة مكبرة، فيكبر ضوء نجم أخر يقع في الخلف، وهذا التأثير يحدث فقط عندما يصطفان نجمين في خط مستقيم تقريبا، وقد تدوم تلك الحاله لفترة قصيرة تستمر لأسابيع أو بضع أيام فقط، كنجمين وكوكب يتحركون بنسبة معينة إلى بعضهم البعض. هذه الطريقة تعطي نتائج مثمرة للكواكب التي تقع بين الأرض ومركز المجرة، حيث أن ذلك المركز يوفر عدد كبير من نجوم الخلفية، وقد لوحظ أكثر من ألف حالة مثل تلك خلال السنوات العشرة الماضية.
عند مرور جسم ثقيل بعيد جدا عن الأرض من أمام النجم فإن الفضاء المتحدب حول هذا النجم يعمل على انحناء الضوء والأشعة القادمة من نجم يقع خلف هذا الكوكب وعلى نفس مستوى خط البصر، ونتيجة لانحناء هذا الضوء يبدوا النجم كبيرا في حجمه أي تعمل جاذبية الكوكب التي تؤدي إلى انحناء الضوء عمل العدسة المحدبة المكبرة، لذلك يبدو النجم البعيد اكبر حجما من الواقع، ومن الأرض نشاهد النجم كبير الحجم عندما يمر الكوكب من أمامه.
ولكن من عيوب هذه الطريقة هو أن تكرار الاصطفاف للنجوم لا يتكرر ثانية. كما أن الكواكب المكتشفة بهذه الطريقة ستكون بعيدة جدا فلا يمكن متابعتها بالطرق الأخرى. ولكن هذه الطريقة تعطي مؤشر بدقة كافية عن عدد الكواكب الصخرية المتوفرة في المجرة.
التصوير المباشر
كما هو معلوم أن الكواكب ذات مصادر ضوء ضعيفة جدا إذا ما قورنت بالنجوم، والضوء القليل الذي تعكسه تلك الكواكب يفقد مع الوهج الصادر من نجمهم الأصلي، لذلك فمن الصعب جدا إكتشافهم مباشرة.
ولكن تم تجهيز بعض المشاريع لمناظير ذات قدرات عالية تستطيع إلتقاط صورة مباشرة تحت ظروف إستثنائية. وبشكل محدد للكواكب الكبيرة جدا والتي هي أكبر إلى حد كبير من كوكب المشتري، ويقع مداره بعيدا عن نجمه، وحار جدا لكي يبعث إشعاعات تحت الحمراء بصورة مقبولة.
الدراسات المستقبلية
يتم التخطيط الان لعدة مهمات فضائية تستهدف إستحداث طرق للكشف عن كواكب وإنظمة شمسية خارج مجموعتنا، حيث أن العمل من خارج الارض وفي الفضاء الخارجي بعيدا عن مؤثرات الغلاف الجوي للارض يمكن أن يكون أكثر حساسية ودقة من الدراسات التي تتم من على الأرض، حيث تتمكن الآلات والمعدات في دراسة أطوال الموجة تحت الحمراء قبل تبعثرها في طبقات الغلاف الجوي، فتعطي هذه المسابر الفضائية القدرة على إكتشاف كواكب مشابهة لأرضنا.
