سيُخبرنا تلسكوب ويب المزيد عن الأغلفة الجوية للكواكب الموجودة خارج النظام الشمسي (extrasolar planets)، وقد يُساعد في اكتشاف لبنات البناء الأساسية للحياة في أماكن أخرى من الكون. وبالإضافة اكتشاف أنظمة شمسية أخرى في الكون، سيدرس ويب أيضاً أجساماً موجودة داخل نظامنا الشمسي.

 

  • اكتشاف أول الكواكب الخارجية؟

لم يتضمن اكتشاف أول الأنظمة الشمسية وجود نجم موجود في السلسلة الرئيسية من تطوره كشمسنا، وإنما اكتُشف بولزار (pulsar).

تصور فني لنظام الكواكب PSR B1257+12. حقوق الصورة: ناسا تكبير الصورة تصور فني لنظام الكواكب PSR B1257+12. حقوق الصورة: ناسا

ومنذ ذلك الوقت، اكتشفنا آلاف الكواكب الخارجية والكثير من الأنواع النجمية التي يُمكننا تخيلها، ونستمر الآن في تضييق المجال والسعي نحو اكتشاف الكواكب المشابهة للأرض.

 

ستتمثل إحدى استخدامات تلسكوب جيمس ويب في دراسة الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية للبحث عن لبناء بناء الحياة في أمكان أخرى من الكون. لكنَّ جيمس ويب تلسكوب عامل بالأشعة تحت الحمراء، فهل هذا الأمر جيد لدراسة الكواكب الخارجية؟

 

تلسكوب جيمس ويب والكواكب الخارجية

تُعتبر طريقة العبور (transit method) إحدى الطرق التي سيستخدمها ويب من أجل دراسة الكواكب الخارجية. تعتمد هذه الطريقة على البحث عن الخفوت الحاصل في ضوء النجم أثناء عبور كوكب بيننا وبين النجم -يُسمي علماء الفلك هذه الظاهرة بالعبور. وبالتعاون مع التلسكوبات الأرضية، يُمكن أن يُساعد ويب في قياس كتلة الكواكب باستخدام تقنية السرعة القطرية (radial velocity) -أي قياس معدل الاهتزاز النجمي الناجم عن المد الثقالي للكوكب- وبعد ذلك سيحلل جيمس ويب طيف الأغلفة الجوية لتلك الكواكب.

 

 

سيحمل جيمس ويب كرونوغراف (coronagraphs) على متنه لتمكين عملية التصوير المباشر للكواكب الخارجية الموجودة بالقرب من النجوم اللامعة. ستكون صور الكواكب الخارجية عبارة عن بقعة فقط، وليست بانوراما كبيرة. لكن عبر دراسة تلك البقعة، يُمكننا تعلم الكثير من الأمور حول الكواكب الخارجية. ويتضمن ذلك: لونها والاختلافات بين الصيف والشتاء، والغطاء النباتي ودورانها، والطقس.

 

كيف يجري ذلك؟ الإجابة هي التحليل الطيفي.

 

  • التحليل الطيفي

التحليل الطيفي ببساطة هو علم قياس شدة الضوء عند الأطوال الموجية المختلفة. وتُسمى المخططات البيانية الممثلة لهذه القياسات بالأطياف (spectra)، وهي المفتاح الرئيسي لكشف تركيب الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية.

 

عندما يعبر كوكب ما أمام نجم، يمر الضوء النجمي داخل الغلاف الجوي للكوكب. وعلى سبيل المثال: إذا امتلك الكوكب صوديوم في غلافه الجوي، ستتمتع أطياف النجم بالإضافة إلى الكوكب بوجود ما يُعرف بخط الامتصاص في مكان محدد من الطيف وهو المكان الذي من المتوقع رؤية الصوديوم فيه (كما هو موضح بالشكل التالي). وينتج ذلك الأمر عن أنَّ العناصر المختلفة والجزيئات المختلفة تمتص الضوء عند طاقات متباينة، وبهذه الطريقة يُمكننا معرفة الطيف ونتوقع رؤية الصوديوم فيه (أو الميثان أو الماء) إذا كانت تلك العناصر موجودة.

الصوديوم الموجود في الغلاف الجوي للمشتري الحار الدائر حول النجم HD 209458، الذي يبعد 150 سنة ضوئية عن الأرض. حقوق الصورة: ناسا تكبير الصورة الصوديوم الموجود في الغلاف الجوي للمشتري الحار الدائر حول النجم HD 209458، الذي يبعد 150 سنة ضوئية عن الأرض. حقوق الصورة: ناسا

لماذا يُعتبر تلسكوب الأشعة تحت الحمراء مهماً لتوصيف الأغلفة الجوية لتلك الكواكب الخارجية؟ تكمن فائدة الرصد باستخدام الأشعة تحت الحمراء في امتلاك الأطوال الموجية تحت الحمراء للعناصر الموجودة في الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية للعدد الأكبر من المميزات الطيفية. ويتمثل الهدف النهائي طبعاً في إيجاد كوكب يمتلك غلافاً جوياً مشابه لذلك الموجود فوق الأرض.

 

  • النظام الشمسي

بالإضافة إلى دراسة الكواكب الموجودة خارج النظام الشمسي، يُريد العلماء تعلم المزيد عن موطننا. سيتكامل تلسكوب جيمس ويب الفضائي مع مهمات ناسا الشمسية الأخرى بما في ذلك المراصد الأرضية والمدارية وتلك الموجودة في الفضاء السحيق.

 

تستطيع البيانات المعتمدة على أطوال موجية مختلفة والقادمة من مصادر مختلفة أن تساعدنا في بناء صورة أكثر اكتمالاً وأوسع عن الأجسام الموجودة في النظام الشمسي وبشكلٍ خاص بمساعدة الدقة غير المسبوقة لتلسكوب جيمس ويب وحساسيته العالية جداً.

 

سيرصد هذا التلسكوب المريخ والكواكب العملاقة، والكواكب الثانوية مثل بلوتو وايريس -وحتى الأجسام الصغيرة الموجودة في نظامنا الشمسي مثل: الكويكبات، والمذنبات، وأجسام حزام كايبر.

 

سيساعدنا ويب في تعقب المواد العضوية في الغلاف الجوي للمريخ، والتي ستُستخدم لدراسة مجال متنوع من الاكتشافات المنجزة من قبل المتجَّولين المريخيين. وفي الجزء الخارجي من النظام الشمسي، ستسمح مراقبات التلسكوب بالإضافة إلى مراقبات مهمة كاسيني بإعطائنا صورة أفضل عن الطقس الموسمي فوق الكواكب العملاقة الغازية.

 

وبالنسبة للكويكبات والأجسام الصغيرة الموجودة في الجزء الخارجي من النظام الشمسي، سيكون ويب قادراً على رؤية مميزة في أطياف تلك الأجسام لا تستطيع الأرصاد الأرضية رؤيتها. وسيُساعد تلسكوب جيمس ويب في تعليمنا المزيد عن علم المعادن في تلك الأجسام الصخرية.

ويُوضح الفيديو التالي الدراسات الكوكبية التي سيُجريها ويب:

 


ترجمة: همام بيطار


اترك تعليقاً () تعليقات