لم يمض وقت طويل منذ بدأ علماء الفلك اكتشاف الكواكب الأولى حول النجوم الأخرى. والمثير للدهشة أن احتمال القيام بذلك قد لا يكون بعيد المنال.
قبل استكشاف كيفية اكتشاف الأقمار الصناعية للكواكب البعيدة ، يجب على الفلكيين أولاً محاولة فهم ما قد يبحثون عنه. لحسن الحظ ، يرتبط هذا السؤال بشكل جيد مع الفهم سريع التطور لكيفية تشكل الأنظمة الشمسية.
بشكل عام ، هناك ثلاث آليات يمكن للكواكب من خلالها الحصول على الأقمار الصناعية. أبسطها هو أن تتشكل ببساطة من قرص تراكم واحد. والسبب الآخر هو أن التأثير الهائل قد يطرد المواد من كوكب يتشكل إلى قمر صناعي كما يعتقد الفلكيون أنه حدث مع قمرنا. وقد أشارت بعض التقديرات إلى أن مثل هذه التأثيرات يجب أن تكون متكررة ، وقد يكون ما يصل إلى 1 من كل 12 أرضًا مثل الكواكب قد شكلت أقمارًا بهذه الطريقة. أخيرًا ، قد يكون القمر الصناعي كويكبًا أو مذنبًا تم التقاطه كما هو محتمل لكثير من أقمار المشتري وزحل.
كل من هذه الحالات تنتج مجموعة مختلفة من الكتل. من المرجح أن تكون الأجسام الملتقطة هي الأصغر ، ومن غير المحتمل اكتشافها في المستقبل القريب. من المتوقع أن تكون الأقمار الناتجة عن التأثير قادرة فقط على تكوين أجسام بنسبة 4 ٪ من إجمالي كتلة الكوكب ، وبالتالي فهي محدودة نوعًا ما أيضًا. يعتقد أن أكبر الأقمار تتشكل في الأقراص حول تشكيل المشتري مثل الكواكب. هذه هي الأكثر عرضة للكشف.
الطريقة الأولى التي يمكن للفلكيين من خلالها اكتشاف مثل هذه الأقمار هي من خلال التغييرات التي سيجرونها في تمايل النجم الذي تم استخدامه للكشف عن العديد من الكواكب خارج المجموعة الشمسية حتى الآن. لقد درس الفلكيون بالفعل كيف يمكن أن يؤثر زوج من النجوم الثنائية على نظام نجمي ثنائي على نجم ثالث يدور حوله. إذا تم تبديل النجم الثنائي إلى كوكب وقمر ، فقد اتضح أن أسهل الأنظمة لاكتشافها هي أقمار ضخمة بعيدة عن الكوكب ، ولكنها قريبة من النجم الأصلي. ومع ذلك ، باستثناء الحالات القصوى ، فإن مقدار التمايل الذي يمكن أن يسببه الزوج في النجم صغير جدًا لدرجة أنه يمكن غمره بالحمل الحراري لسطح النجم ، مما يجعل الكشف من خلال هذه الطريقة شبه مستحيل.
بدأ علماء الفلك في اكتشاف أعداد كبيرة من الكواكب الخارجية عن طريق المعابر ، حيث يتسبب الكوكب في حدوث كسوف طفيف. هل يستطيع الفلكيون أيضًا اكتشاف وجود الأقمار بهذه الطريقة؟ في هذه الحالة ، سيعتمد حد الاكتشاف مرة أخرى على حجم القمر. حاليا كبلر من المتوقع أن يكتشف القمر الصناعي كواكب مماثلة للكتلة. إذا كانت الأقمار موجودة حول كوكب جوفيان فائق الحجم مشابه أيضًا لحجم الأرض ، فيجب أيضًا اكتشافها. ومع ذلك ، من الصعب تشكيل أقمار بهذا الحجم. أكبر قمر في النظام الشمسي في Ganymede وهو 40 ٪ من قطر الأرض ، مما يضعه بشكل متواضع تحت عتبات الكشف الحالية ، ولكن يحتمل أن يكون في متناول بعثات الكواكب الخارجية المستقبلية.
ومع ذلك ، فإن الاكتشاف المباشر للكسوف الناجم عن الترانزيت ليس الطريقة الوحيدة التي يمكن من خلالها استخدام الترانزيت لاكتشاف exomoons. في السنوات القليلة الماضية ، بدأ علماء الفلك في استخدام تمايل الكواكب الأخرى على الكواكب التي اكتشفوها بالفعل للاستدلال على وجود كواكب أخرى في النظام بنفس الطريقة التي سمحت بها قوة الجذب لنبتون على أورانوس للفلكيين بالتنبؤ بوجود نبتون قبل تم اكتشافها. يمكن أن يتسبب القمر الضخم بما فيه الكفاية في اختلافات يمكن اكتشافها في الوقت الذي يبدأ فيه عبور الكوكب وينتهي. استخدم علماء الفلك بالفعل هذه التقنية لوضع حدود على كتلة الأقمار المحتملة حول الكواكب الخارجية HD 209458 و OGLE-TR-113b عند 3 و 7 كتل أرضية على التوالي.
تم اكتشاف أول كوكب خارجي اكتشف حول النجم النابض. تسبب شد هذا الكوكب في اختلاف النبض المنتظم لنبض النجم النابض. غالبًا ما تضرب النجوم النابضة مئات إلى آلاف المرات في الثانية ، وبالتالي فهي مؤشرات حساسة للغاية لوجود الكواكب. من المعروف أن النجم النابض PSR B1257 + 12 يؤوي كوكبًا واحدًا يبلغ 0.04 ٪ فقط من كتلة الأرض ، وهو أقل بكثير من عتبة الكتلة للعديد من الأقمار. على هذا النحو ، يمكن الكشف عن الاختلافات في هذه الأنظمة ، التي تسببها الأقمار مع التكنولوجيا الحالية. استخدمه الفلكيون بالفعل للبحث عن أقمار تدور حول الكوكب تدور حول PSR B1620-26 واستبعدوا أقمارًا تزيد على 12٪ من كتلة المشتري داخل نصف وحدة فلكية (المسافة بين الأرض والشمس أو 93 مليون ميل) من الكوكب .
الطريقة الأخيرة التي اكتشف بها علماء الفلك الكواكب التي يمكن استخدامها في exomoons هي المراقبة المباشرة. نظرًا لأن التصوير المباشر للكواكب الخارجية لم يتحقق إلا في السنوات القليلة الماضية ، فمن المرجح أن هذا الخيار لا يزال بعيدًا ، ولكن المهام المستقبلية مثل Terrestrial Planet Finder Coronagraph قد تضعه في عالم الاحتمال. حتى لو لم يتم حل القمر بشكل كامل ، يمكن اكتشاف إزاحة مركز نقطة الزوج بالأدوات الحالية.
بشكل عام ، إذا استمر انفجار المعرفة حول أنظمة الكواكب ، فيجب أن يكون الفلكيون قادرين على اكتشاف exomons في المستقبل القريب. الاحتمال موجود بالفعل في بعض الحالات ، مثل الكواكب النجمية ، ولكن بسبب ندرتها ، فإن الاحتمال الإحصائي للعثور على كوكب به قمر كبير بما فيه الكفاية منخفض. ولكن مع استمرار تحسن المعدات ، مما يجعل عتبات الكشف أقل لطرق مختلفة ، يجب أن يتم عرض الإكسومونات الأولى. مما لا شك فيه أن أولها سيكون كبيرًا. سوف يطرح هذا السؤال عن أنواع الأسطح والأجواء المحتملة التي قد تكون لديهم. وهذا بدوره سيلهم المزيد من الأسئلة حول الحياة التي قد توجد.
مصدر:
الكشف عن أقمار الكواكب خارج الشمس - كارين لويس
