في الوقت الحاضر ، يمكن للعلماء البحث فقط عن الكواكب خارج نظامنا الشمسي باستخدام وسائل غير مباشرة. اعتمادًا على الطريقة ، سيتضمن هذا البحث عن علامات العبور أمام نجم (قياس الضوء العابر) ، وقياس نجم لعلامات التذبذب (مطيافية دوبلر) ، والبحث عن الضوء المنعكس من الغلاف الجوي لكوكب (التصوير المباشر) ، و عدد كبير من الطرق الأخرى.
بناءً على معايير معينة ، يستطيع الفلكيون تحديد ما إذا كان الكوكب صالحًا للسكن أم لا. ومع ذلك ، أصدر فريق من علماء الفلك من هولندا مؤخرًا دراسة يصفون فيها نهجًا جديدًا لصيد الكواكب الخارجية: البحث عن علامات الشفق. بما أن هذه هي نتيجة للتفاعل بين المجال المغناطيسي لكوكب ونجم ، يمكن أن تكون هذه الطريقة اختصارًا لإيجاد الحياة!
لتحليله ، فإن التفاعلات بين المجال المغناطيسي والجسيمات المشحونة التي تنبعث بانتظام من نجم (المعروف أيضًا باسم الرياح الشمسية) هي التي تسبب الشفق. علاوة على ذلك ، فإن وجود هذه الظاهرة ينتج موجات راديو لها توقيع مميز يمكن اكتشافه بواسطة المراصد الراديوية هنا على الأرض. هذا هو بالضبط ما فعله علماء الفلك المقيمون في هولندا باستخدام مصفوفة التردد المنخفض (LOFAR).
LOFAR عبارة عن مجموعة مستشعرات متعددة الأغراض مقترنة بجهاز كمبيوتر وبنية أساسية للشبكة للتعامل مع كميات كبيرة جدًا من البيانات. يتألف جوهر المصفوفة ("superterp") من شبكة من ثمان وثلاثين محطة تتركز في شمال شرق هولندا مع 14 محطة إضافية في ألمانيا المجاورة وفرنسا والسويد والمملكة المتحدة وأيرلندا وبولندا ولاتفيا.
كما يشيرون في دراستهم التي ظهرت مؤخراً في المجلة طبيعة، كان LOFAR قادرًا على اكتشاف نوع الموجات الراديوية منخفضة التردد التي تم التنبؤ بها من نجم قريب - GJ 1151 ، قزم أحمر من النوع M على بعد 25 سنة ضوئية من الأرض. كما أوضح Harish Vedantham ، عالم الموظفين في ASTRON والمؤلف الرئيسي للدراسة ، في بيان صحفي لجامعة نيويورك:
"حركة الكوكب من خلال المجال المغناطيسي القوي للقزم الأحمر تعمل كمحرك كهربائي بنفس الطريقة التي تعمل بها دراجة دينامو. وهذا يولد تيارًا ضخمًا يشغل الشفق وانبعاث الراديو على النجم ".
تم التنبؤ بهذه الأنواع من تفاعلات النجوم والكواكب لأكثر من ثلاثين عامًا ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى نشاط الشفق الذي لوحظ في النظام الشمسي. في حين أن المجال المغناطيسي للشمس ليس قويًا بما يكفي لإنتاج هذه الأنواع من الانبعاثات الراديوية في مكان آخر في النظام الشمسي ، فقد شوهد نشاط مماثل مع المشتري وأكبر أقماره.
على سبيل المثال ، التفاعلات بين المجال المغناطيسي القوي للمشتري و Io (الأعمق من أكبر أقماره) تنتج الشفق والانبعاثات الراديوية الساطعة التي تتفوق على الشمس بترددات منخفضة بما فيه الكفاية. ومع ذلك ، كانت هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها علماء الفلك هذه الأنواع من الإشارات الراديوية من نظام نجمي آخر ويفك شفرتها.
كما أشار جو كالينجهام ، زميل ASTRON بعد الدكتوراه والمؤلف المشارك في الدراسة ، إلى:
"قمنا بتكييف المعرفة من عقود من الملاحظات الإذاعية للمشتري لحالة هذا النجم. منذ فترة طويلة ، تم توقع وجود نسخة مطورة من كوكب المشتري-أيو في أنظمة كوكب النجوم ، والانبعاث الذي لاحظناه يناسب النظرية بشكل جيد للغاية. "
تم تأكيد النتائج التي توصلوا إليها من قبل فريق ثانٍ تم بحثه بالتفصيل في دراسة ظهرت في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. في دراستهم ، اعتمد بوب وزملاؤه على البيانات التي قدمتها أداة البحث عن السرعة العالية السرعة لكوكب الشمال (HARPS-N) على تلسكوب غاليليو الوطني (TNG) ، الموجود في جزيرة لا بالما بإسبانيا.
باستخدام هذه البيانات الطيفية ، تمكن الفريق من استبعاد احتمال أن يتم إنتاج الإشارات اللاسلكية التي تم رصدها من GJ 1151 عن طريق التفاعل مع نجم آخر. كما أوضح بنجامين ج.س. بوب ، زميل ناسا ساجان في جامعة نيويورك والمؤلف الرئيسي في الورقة الثانية:
"يمكن أن تنبعث النجوم الثنائية المتفاعلة أيضًا موجات راديو. باستخدام الملاحظات البصرية للمتابعة ، بحثنا عن أدلة على وجود رفيق ممتاز يتنكر في شكل كوكب خارجي في بيانات الراديو. لقد استبعدنا هذا السيناريو بقوة ، لذا نعتقد أن الاحتمال الأكبر هو أن يكون كوكب بحجم الأرض أصغر من أن يتم اكتشافه باستخدام أجهزتنا البصرية ".
هذه النتائج مهمة بشكل خاص لأنها مرتبطة بنظام نجم قزم أحمر. بالمقارنة مع الشمس ، فإن الأقزام الحمراء صغيرة وباردة وخافتة ، ولكنها أيضًا أكثر أنواع النجوم شيوعًا في الكون - تمثل 75٪ من النجوم في مجرة درب التبانة وحدها. الأقزام الحمراء هي أيضًا مرشحة جيدة جدًا للعثور على كواكب أرضية تقع داخل منطقة صالحة للسكن (HZ).
ويتجلى ذلك في الاكتشافات الحديثة مثل Proxima b (أقرب كوكب خارجي خارج نظامنا الشمسي) والكواكب السبعة التي تدور حول TRAPPIST-1. وقد دفعت هذه النتائج وغيرها علماء الفلك إلى استنتاج أن معظم الأقزام الحمراء تدور حول كوكب أرضي واحد على الأقل (يُعرف أيضًا باسم الصخرية).
ومع ذلك ، فإن الأقزام الحمراء معروفة أيضًا بمجالاتها المغناطيسية القوية وطبيعتها المتغيرة ، مما يعني أن النجوم التي تدور في HZs الخاصة بها ستخضع لنشاط مغناطيسي ومشتعل مكثف. وقد أثارت مثل هذه النتائج شكوكًا كبيرة حول ما إذا كان الكوكب الموجود في HZ لقزم أحمر يمكنه دعم الحياة لفترة طويلة جدًا.
ولهذا السبب ، يتوقع العلماء أن أي كوكب يدور مع HZ لنجم قزم أحمر سيحتاج إلى مجال مغناطيسي قوي لضمان ألا تؤدي التوهجات الشمسية والجسيمات المشحونة إلى تجريد الغلاف الجوي تمامًا وتجعلها غير صالحة للسكن تمامًا. لذلك ، لا يوفر هذا الاكتشاف طريقة جديدة وفريدة من نوعها لاستكشاف البيئة المحيطة بالكواكب الخارجية فحسب ، بل يوفر أيضًا وسيلة لتحديد ما إذا كانت صالحة للسكن.
من خلال البحث عن انبعاثات راديوية منخفضة التردد ، لم يتمكن الفلكيون من اكتشاف الكواكب الخارجية فحسب ، بل أيضًا قياس قوة المجالات المغناطيسية وشدة إشعاع نجومهم. هذه النتائج ستقطع شوطًا طويلًا نحو تحديد ما إذا كانت الكواكب الصخرية التي تدور حول النجوم القزمة الحمراء قادرة على دعم الحياة أم لا.
يتطلع بوب وزملاؤه الآن إلى استخدام هذه الطريقة للعثور على انبعاثات مماثلة من النجوم الأخرى. في غضون 20 سنة ضوئية من نظامنا الشمسي ، يوجد ما لا يقل عن 50 نجمًا قزمًا أحمرًا ، وقد وجد بالفعل أن العديد من هذه النجوم يحتوي على كوكب واحد على الأقل يدور حولها. يتوقع كل من فريق Vedantham و Pope أن هذه الطريقة الجديدة ستفتح طريقة جديدة للعثور على الكواكب الخارجية وتوصيفها.
قال فيدانثام: "الهدف على المدى الطويل هو تحديد تأثير النشاط المغناطيسي للنجم على قابلية كوكب خارجي للسكن ، وانبعاثات الراديو هي جزء كبير من هذا اللغز". "لقد أظهر عملنا أن هذا قابل للتطبيق مع الجيل الجديد من التلسكوبات الراديوية ويضعنا على مسار مثير."
تأكد من مشاهدة هذا الفيديو للاكتشاف الحديث ، من باب المجاملة ASTRON:
