النظام الشمسي

بلوتو كوكب القزم Dwarf Planet يدور حول الشمس في مدار بعيد قصيّ بارد، ويقع في منطقة تدعى حزام كايبر الذي يضم العديد من الأجرام الجليدية الشبيهة به، ومنذ اكتشافه عام 1930 والجميع يعد بلوتو على أنه الكوكب التاسع للنظام الشمسي، ولكن ولصغر حجمه ومداره غير المنتظم- شديد الاستطالة- تم طرح فكرة إقصاء هذا الكوكب من مرتبة الكواكب، وضمه إلى مجموعة أجرام كايبر الجليدية التي تشابهه أكثر في الصفات، وبالفعل عقد الاتحاد الفلكي الدولي اجتماعاً في مدينة براغ بتارخ آب-2006 تضمن عدد من القرارات منها إعادة تعريف الكوكب، والذي بني عليه عزل بلوتو من منصب كوكب رئيس في النظام الشمسي، وتحويله إلى قائمة الكواكب القزمة. لا زلنا نجهل الكثير الكثير عنه. وقبل الحديث عن اكتشافه لنتحدث عن آخر قرار للاتحاد الفلكي الدولي.
اكتشاف الكوكب:
بعد اكتشاف الكوكب أورانوس عام 1781 وعمل حسابات لمعرفة سبب الخلل في مدار الكوكب وتم التوقع بوجود كوكب في مدار خلفه لتفسير الاضطراب وبالفعل وبالحسابات الفلكية تم اكتشاف الكوكب نبتون عام 1846 وبعد ذلك نشطت الدراسات للبحث عن كوكب جديد خارج مدار نبتون. وكان برسيفال لوويل Percival Lowell من الرجال الأثرياء اللذين انبهروا بفكرة الحضارة المريخية كما قرأنا سابقاً وأحد اللذين تملكهم الهوّس في البحث عن الكوكب التاسع وقد أوصى ببرنامج تصويري منهجي لمسح السماء. وفي العام 1905 طبقت عمليات الرصد التصويري من مرصد لوويل في ايرزونا ومن مرصد ديلون في كاليفورنيا للبحث عن هذا الكوكب المجهول.
وفي العام 1914 تم نصب مرقب متطور في مرصد لوويل الذي كان قد بناه لنفسه ولا يزال عاملاً حتى الآن وبواسطة هذا المرقب بدأ البحث الجاد عن الكوكب. ولكن لوويل توفي عام 1916 قبل أن يتم اكتشاف الكوكب. وفي العام 1919 قام ميلتون هامسون بالتقاط صوّر في السماء كما حددها له بيكرينج, ولكنه للأسف لم يستطع تمييز وجود كوكب في هذه الألواح-على الرغم من أنه ظهر في عدد من ألواح التصوير فعلياً- والسبب الأول أنه ظن أن هناك خطأ في ألواح التصوير وعند إعادة التصوير ظهر الكوكب في نفس المكان فبدا له مثل النجوم. وفي العام 1929 ابتدأ العالم كلايد تومبوClyde William Tombaugh بحثه عن الكوكب من مرصد جديد تم صناعته خصيصاً لغرض البحث عن الكوكب التاسع وكان يستطيع بواسطته أن يصور حقل واسع من السماء. وكان تومبو قبل ذلك بسنة واحدة فقط يعيش في مزرعة صغيرة في كنساس ويرصد مستخدماً مرقب صغير نحته بنفسه.
وبعد عام مضني من البحث والدراسة والتصوير عثر تومبو على الكوكب المنشود في 18 شباط 1930 من ألواح تم التقاطها في بداية عام 1930، وأعلن عن الاكتشاف في 13 آذار 1930 في ذكرى ميلاد لوويل صاحب الفكرة في البحث عن هذا الكوكب. وقد أعطي الكوكب اسم بلوتو ورمز له بالرمز p وهي حرفي P و L وتمثل الأحرف الأولى لاسم برسيفال لوويل.
من هنا نرى أن الكوكب لم يكن نتيجة حسابات رياضية دقيقة إنما كان نتيجة ثمرة من البحث والجهد المضني المنظم. فقد اكتشف تومبو الكوكب بلوتو في مكان لا يبعد سوى خمس درجات عن المكان الذي تنبأ به كل من لوويل وبيكرينج، حيث كان الكوكب بلوتو يقع في برج التوأمين وهو نفس البرج الذي اكتشف فيه هيرشل الكوكب أورانوس عام 1781. اكتشاف بلوتو كان مخيباً للآمال مقارنة مع النصر الذي تحقق باكتشاف نبتون والسبب أن كتلته وحجمه كانا أصغر بكثير من أن يؤثر على حركة كل من أورانوس ونبتون المدارية، حيث كان المتوقع أن تكون كتلة هذا الكوكب الجديد أكثر من عشرة أضعاف كتلة الأرض. وبهذا تعتبر عملية اكتشاف الكوكب بلوتو أكبر عملية تحزر علمية في التاريخ بسبب قلة لمعانه الظاهرية حيث يوجد حوالي عشرين مليون نجم يشاركه في هذا اللمعان وعدم وجود مراقب جيدة قادرة على تمييزه كان من أهم الأسباب التي أدت إلى تأخر اكتشافه.
مدار الكوكب:
هذا الكوكب الذي بدا غريباً منذ اكتشافه فمداره مفلطح إهليلجي مضغوط بحيث يتراوح بعد الكوكب عن الأرض من 4.5 إلى 7.5 مليون كلم بفارق يقارب 3 ملايين كلم بين الأوج والحضيض (ما يعادل 20 وحدة فلكية) وتصل شذوذية مركزيته إلى e = 0.25. وقد عبر الكوكب نقطة الحضيض في 5 أيلول 1989 ومر في التقابل مع الأرض في 4/5/1989 حيث سنحت الظروف الجيدة برصده.وقد وصل الكوكب إلى أعلى ارتفاع له شمال دائرة البروج في شباط 1980 وارتفع بمقدار 1.25 مليار كلم.
وهذه الغرابة في شدة الاستطالة جعلته الكوكب الوحيد الذي يتقاطع مداره مع مدار كوكب آخر هو كوكب نبتون فيدخل مدار نبتون لمدة عشرين عام ليكون فيها أقرب للشمس منه، فدخل المدار عام 1979 وخرج منه في نهاية عام 1999 ويبدو هذا واضحاً في الشكل التالي. وهنا علينا الانتباه إلى أن هذا التقاطع ليس تقاطعاً مادياً حقيقياً بل هو تقاطع مستويات ظاهري بالنسبة لراصد على الأرض لأن الكوكبين يفصل بينهما مسافة كبيرة ولأن مدار كوكب بلوتو يميل عن دائرة البروج حوالي 17.2 ْ وجميع الكواكب الأخرى كما مر معنا تدور على مستوى دائرة البروج عدا عن كوكب عطارد حيث يشذ بميل يقارب 7 ْ . وهذا الميل يساعد في توضيح عملية التجسير Bridging over الحاصلة بين مداري الكوكبين .
وعندما عبر بلوتو المدار كان يعلو الكوكب نبتون بحوالي 8.9 وحدة فلكية مما يعني أن الكوكبين بعيدين جداً عن بعضهما البعض ولكن ظاهرياً ولراصد على الأرض يبدو وكأن المدارين يتقاطعان.ولقد وجد العلماء باستخدام برامج المحاكاة الحاسوبية أن هناك حركة تناسقية بين الكوكبين بلوتو ونبتون وهي ظاهرة فلكية تدعى الطنين المداري Stable Resonance وهذه الظاهرة هي التي تحافظ على ابتعاد الكوكبين عن بعضهما البعض والعلاقة بينهما هي 2 : 3 أي أن بلوتو يدور دورتين بينما نبتون يدور ثلاث دورات ليعودا إلى نفس النقطة مرة أخرى وتحدث كل 492 سنة تقريباً. ويحتاج الكوكب إلى حوالي 248 سنة أرضية ليتم دورته حول الشمس بسرعة تعادل 4.74 كلم/ ثانية ،ويقطع الكوكب 1.5 درجة في السماء في أثناء سنة نسبة لراصد على الأرض.
كوكب بلوتو لم يتم رصد أقمار تابعة له عند اكتشافه مما جعل من الصعب تقدير كتلته . وكان قرص الكوكب يبدو بقطر يقارب ثانية قوسية واحدة مما يجعله صغيراً جداً خالياً من التفاصيل فبدا كلطخة ضبابية غير واضحة المعالم. وفي العام 1955 استطاع الفلكيان Hardie و Walhene من مرصد لوويل أن يحددا طول اليوم على الكوكب بفضل التغيير في لون السطح حيث يعود كل فترة 6.39 يوم إلى نفس المظهر، فاعتبروا ذلك فترة دوران الكوكب حول نفسه. عند اكتشاف الكوكب في العام 1930 كان الكوكب يتحرك نحو عقدة الصعود حيث مر فيها بشهر أيلول من عام اكتشافه والكوكب يمر في العقدة الواحدة كل 248.5 سنة .ويتوقع أنه في العام 2018 سيمر في عقدة الهبوط حيث يتحرك في مداره جنوب دائرة البروج. وقد كان الكوكب حين اكتشافه في برج التوأمين كما أسلفنا وأخذ بعدها بالارتفاع شمالاً حيث وصل إلى أقصى ارتفاع له شمال دائرة البروج في شباط 1980 وارتفع بمقدار يزيد قليلاً عن 17 ْ.
اكتشاف قمر للكوكب بلوتو:
إن أهم قفزة في تاريخ أبحاث ودراسة بلوتو حدثت في 22 / حزيران عام 1978 وذلك عندما تم اكتشاف قمر للكوكب. ولذلك قصة: لقد تم التقاط العديد العديد من الصور لهذا الكوكب بهدف تحديد مدة دورانه حول محوره وتحديد مداره بدقة أكبر،وتم في العام 1965 التقاط لوحتان فوتوغرافيتان لهذا الغرض وتكرر العمل في العام 1970 حيث أخذت خمسة ألواح خلال أسبوع واحد للكوكب وفي العام 1978 تم أخذ عدة صور على ألواح فوتوغرافية وكان الكوكب حينها في حالة تقابل مع الأرض وحين تم التقاط هذه الصور كان الجو شتاءً فتدخل عامل الطقس ليزيد من رداءة الصور إضافة إلى تحرك الكوكب البطيء بسبب بعده الكبير عن الأرض. وفي نهاية الربيع ومع اقتراب مشروع تصوير الكوكب من نهايته تم التقاط عدة صور جديدة تحت ظروف أفضل من حيث الطقس وجودة المراقب وحداثتها في تلك الفترة. وكان العالم جيمس كريستي James W. Christy من الأشخاص الذين شغفوا بمثل هذه الدراسات.والذي كان يعتقد أن هذه الصور غير واعدة بنتائج جيدة لأن صور الكوكب بدت متطاولة وكان من الصعب الحصول على قياسات لموقع دقيق للكوكب بلوتو من هذه التطاولات بشكل غير منتظم والتي تبدو كما لو كانت الصور قد تلطخت حين فشل المرقب بتتبع الكوكب مع الوقت نتيجة لدوران الأرض حول محورها أثناء التقاط الصور والتي تحتاج إلى تعريض على الأقل مدة 1.5 دقيقة وهذه الفترة رغم صغر طولها إلا أن لها تأثير عند الدراسة الدقيقة.
ولكن كريستي لاحظ ما لم يلحظه شخص آخر وهو أن النجوم المجاورة للكوكب في الصور لم تظهر هذه التطاولات .فدفعه هذا إلى إعادة الدراسة والتدقيق أكثر فكان أن انتبه إلى قضية هامة جداً وهي تغير موقع التطاولات في كل صورة بحيث كانت تطاولات الصور التي تم التقاطها في 13 و20 نيسان تتجه نحو الجنوب وفي 12 أيار من نفس العام كانت الصور تظهر التطاولات نحو الشمال.وعاد ودرس صور الكوكب التي تم التقاطها في العام 1965 والعام 1970 من مرصد البحرية الأمريكية كما أسلفنا وكانت جميعها تظهر هذا الانبعاج في شكل الكوكب والذي كان يتحرك مع عقارب الساعة . واستغرب للملاحظة التي كتبها المصور على المغلف وهي" صور للكوكب بلوتو مع تطاولات جانبية". وبعد مناقشة مع زميله هارينغتون تأكد كريستي من أن بلوتو يمتلك قمراً وقام بعمل قياسات لزوايا التطاول بدقة وحذر وكان وقتها هارينغتون يحاول عمل حسابات حول مدار هذا القمر المتوقع فبدا لهما أن مسار القمر يتطابق مع مسار التطاولات التي قام كريستي بقياسها في الصور. وليس هذا فحسب بل وتساوي فترة دوران الكوكب حول نفسه. إذاً بلوتو يمتلك قمراً. ومن هذه الصور التي تم الاعتقاد بأنها مشوهة وعديمة الأهمية تم اكتشاف أن للكوكب قمراً بعد 48 سنة من اكتشاف الكوكب نفسه . وخلال عدة أيام أصبح بلوتو نظاماً كوكبياً مفهوماً إذا جاز القول.
ولكن لماذا لم يلحظ أحد وجود القمر في العديد من الصور التي تم التقاطها للكوكب؟ إن هذه التطاولات عملت على إخفاء القمر في الصور لعدة اعتبارات منها الحركة المدارية للكوكب أثناء فترة التعريض وعدم الدقة في تتبع المرقب لهذه الحركة إضافة إلى رداءة الجو الأرضي أثناء التصوير وعامل عدم الدقة في المراقب المستخدمة حينها. وقد علق كريستي على هذا بقوله" إن التطاول على ألواح التصوير كانت مخبأة في عقول معظم الفلكيين ومنهم أنا شخصياً بأن الأقمار