کشف جام مقدس سیاره شناسی

ستاره شناسان منظومه‌ای را در فاصله 40 سال نوری از زمین کشف کردند که میزبان هفت‌سیاره زمین مانند است.

این خبری بود که امروز به‌طور همزمان در ساعت 21:30 به‌وقت‌تهران در کنفرانس خبری ناسا و از سوی نشریه نیچر منتشر شد. در طی چند روز گذشته این کنفرانس خبری موجی از انتظار را در میان علاقه‌مندان ستاره‌شناسی ایجاد کرده بود. خبری که امروز منتشر شد شاید یکی از مهم‌ترین خبرهای مرتبط به کشف دنیاهای فراخورشیدی در طی چند سال اخیر باشد.

این گروه از ستاره شناسان با کمک تلسکوپ‌های فضایی و زمینی موفق به تفکیک این هفت‌ سیاره به روش گذر شدند. این هفت سیاره هنگام عبور از مقابل قرص ستاره مادر خود باعث کاهش نوری اندکی در منحنی نوری آن می‌شدند که همین ابزاری برای کشف این سیاره‌ها را فراهم آورد.

محققان پیش‌تر موفق شده بودند سه سیاره این منظومه را کشف کنند. آن‌ها به دلیل جذابیتی که این گذر سه‌گانه داشت به ادامه رصدها و مطالعات خود از این منظومه ادامه دادند و اکنون توانسته‌اند وجود 7 سیاره را در اطراف آن تائید کنند.

بخشی از اهمیت این کشف به ستاره مادر این منظومه برمی‌گردد. ستاره‌ای که این هفت سیاره دارای ابعاد قابل‌مقایسه با زمین به دور آن در گردش هستند یک کوتوله سرخ فوق‌العاده خنک است که به نام تراپیست – 1 (TRAPPIST-1) شناخته می‌شود. کوتوله‌های فوق خنک قرمز زیرمجموعه‌ای از ستاره‌های رده طیفی M هستند که دمای سطحی آن‌ها در حدود 2430 درجه تخمین زده می‌شود.

مقایسه ابعاد کوتوله سرخ تراپیست – 1 و خورشید

کوتوله‌های قرمز یکی از رایج‌ترین انواع ستاره‌ها در عالم به شمار می‌روند که به دلیل جرم کمی که دارند فرآیند سوخت هسته آن­ها به‌آرامی انجام می‌پذیرد و طول عمری فوق‌العاده طولانی دارند.

 اما این‌همه داستان نیست.

بر اساس مقاله‌ای که دقایقی پیش در نشریه نیچر و از سوی محققان این پژوهش منتشر شد همه این سیاره‌ها در کمربند حیات ستاره مادر خود قرار دارند و این امکان وجود دار که بر سطح خود میزبان اقیانوس‌هایی از آب مایع باشد. اتفاقی که شانس وجود و رشد حیات در آن‌ها را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

این منظومه فراخورشیدی نه‌تنها تاکنون پرتعدادترین منظومه دارای سیاره‌های با ابعاد زمین است که همزمان میزبان پرتعدادترین سیاره‌هایی است که در کمربند حیات یک ستاره قرارگرفته‌اند.

کمربند حیات به منطقه‌ای در اطراف یک ستاره گفته می‌شود که با توجه به ویژگی‌های آن ستاره شرایط دمایی به‌گونه‌ای است که امکان وجود آب مایع‌بر سطح آن وجود داشته باشد.

نمودار تغییرات نوری ستاره مادر هنگام گذر هفت سیاره

ستاره شناسان برای بررسی این منظومه از تلسکوپ TRAPPIST جنوبی که متعلق به مجموعه رصدخانه جنوبی اروپا در لاسیلا است، مجموعه تلسکوپ‌های بسیار بزرگ رصدخانه جنوبی اروپا (VLT) در پارانال و همچنین رصدخانه فضایی فروسرخ اسپیتزر و همچنین دیگر ابزارهای رصدی استفاده کرده‌اند و با کمک آن‌ها موفق به کشف این هفت سیاره شده‌اند که به دور ستاره کوتوله سرخ TRAPPIST-1 در حال گردش هستند. این هفته سیاره به ترتیب فاصله به نام‌های TRAPPIST-1 و با اندیس‌های b,c,d,e,f و g نام‌گذاری شده‌اند.

قرار گرفتن مداری این سیاره‌ها در زاویه‌ای که از دید ناظر زمینی آن‌ها در هر دور مداری از مقابل قرص ستاره مادر خود عبور می‌کنند به دانشمندان اجازه داد تا با کمک روش معروف به گذر و بررسی منحنی نوری این سیاره‌ها نه‌تنها به وجود آن‌ها پی ببرند بلکه بتوانند تخمینی از ابعاد، مدار و حتی ترکیبات تشکیل‌دهنده این سیاره‌ها به دست آورند. بر اساس این مطالعات معلوم شده است که حداقل شش مورد از این سیاره‌ها هم ازنظر اندازه و هم ازنظر آب و هوایی شرایطی مشابه زمین ما دارند.

رهبری این گروه تحقیقاتی را میکاییل گیلون (Michaël Gillon) از دانشگاه لیژ در بلژیک بر عهده داشته است. او این یافته را شگفت‌انگیز و این منظومه را منظومه‌ای فوق‌العاده توصیف می‌کند. منظومه‌ای که نه‌تنها میزبان تعداد زیادی سیاره است که سیاره‌های آن شباهت بالایی با زمین ما دارند.

ستاره مادر این منظومه یا TRAPPIST-1 کوتوله‌ای سرخ است. ستاره‌ای فوق‌العاده کوچک که جرم آن تنها 8 درصد جرم خورشید ما است و در مقیاس ستاره‌ای اندکی پرجرم تر از مشتری ما به شمار می‌رود. این ستاره که در راستای صورت فلکی دلو قرار دارد فوق‌العاده کم سو است.

موقعیت این کوتوله سرخ در آسمان شب

سیاره شناسان مدتی است که گمان می‌کنند چنین ستاره‌های کوتوله‌ای میزبان سیاره‌هایی مشابه زمین در مدارهایی بسیار نزدیک به هم باشند اما این نخستین باری است که آن‌ها توانسته‌اند چنین منظومه‌ای را کشف کنند. فاصله نسبتا نزدیک این ستاره به ما آن را به هدفی مناسب برای این بررسی تبدیل کرده بود و بررسی آن نشان داد امیدواری این شکارچیان سیاره یا بی‌دلیل نبوده است. اکنون این منظومه یکی از محتمل‌ترین مکان‌ها برای شکل‌گیری و شکوفایی حیات در فراسوی منظومه شمسی اما نه در فاصله‌ای بسیار دور از ما به شمار می‌رود.

اموری تریاد (Amury Triaud) که یکی از پژوهشگران این طرح است، درباره این منظومه می‌گوید به دلیل کم بودن خروجی انرژی ستاره‌های کوتوله قرمز در مقایسه با خورشید، اگر قرار باشد چنین ستاره‌ای میزبان سیاره‌هایی مشابه زمین باشد این سیاره‌ها باید در مدارهایی نزدیک‌تر به ستاره در حال چرخش به دور آن باشد و این گروه آن‌قدر خوش‌شانس بوده که توانسته دقیقاً چنین منظومه‌ای را در اطراف این ستاره پیدا کند.

بر اساس یافته‌های این گروه همه سیاره‌های کشف‌شده در این منظومه ازنظر ابعاد قابل‌مقایسه با سیاره زمین و زهره یا اندکی کوچک‌تر از این دو هستند. از سوی دیگر بررسی چگالی آن‌ها نشان می‌دهد که حداقل شش سیاره نزدیک‌تر به ستاره مادر، به‌احتمال‌زیاد ساختار سنگی دارند.

مدارهایی که این سیاره‌ها بر روی آن در حال گردش به دور این کوتوله سرخ هستند چندان وسیع‌تر از منظومه اقمار مشتری در منظومه شمسی نیست و در مقام مقایسه همه آن‌ها در فاصله کمتری از عطارد تا خورشید نسبت به ستاره مادر در حال گردش هستند بااین‌وجود به دلیل اینکه خود ستاره مادر نیز کوتوله‌ای کم‌فروغ است میزان انرژی که این سیاره‌ها در این مدار فشرده دریافت می‌کنند معادل انرژی است که سیاره‌های داخلی منظومه شمسی ما از خورشید می‌گیرند. به‌طور مشخص انرژی دریافتی از سیاره‌های c، d و f در این منظومه به ترتیب با میزان انرژی دریافتی زهره، زمین و مریخ از خورشید در منظومه شمسی ما مطابقت دارد.

مقایسه ابعاد و مدار این منظومه با منظومه شمسی – نشانگر سمت راست محل عطارد در منظومه شمسی است 

 

هر هفت‌سیاره کشف‌شده به‌طور بالقوه امکان میزبانی آب مایع را بر سطح خود دارند بااین‌وجود برخی از آن‌ها به خاطر شرایط بهتر مداری خود می‌توانند شانس بیشتری برای این میزبانی از آب مایع و درنهایت میزبانی از حیات را داشته باشند. بررسی مدل‌های جوی این سیاره‌ها با توجه به مداری که در حال گردش به دور ستاره مادر هستند این فرض را مطرح می‌کند که احتمال وجود آب در سیاره‌های b، c و d به دلیل دمای اندکی بیشتر کمتر از بقیه است؛ اما در همین سیاره‌ها نیز ممکن است آب مایع در بخش‌هایی از سطح یافت شود. همچنین هنوز فاصله دقیق مداری سیاره h این منظومه مشخص نشده است اما به نظر می‌رسد به دلیل دور بودن شاید محیط مناسبی برای شکل‌گیری و وجود آب مایع نباشد باوجوداین سیاره‌های e،f و g این منظومه همه شرایطی لازم را دارند. هم در منطقه کمربند حیات قرار دارند و هم دمای آن‌ها به‌گونه‌ای است که می‌تواند میزبان آب مایع باشد و هم ابعاد آن‌ها مشابه زمین است. این جستجویی است که سال‌ها به‌عنوان جام مقدس سیاره شناسی از آن نام‌برده می‌شد.

اکنون منظومه TRAPPIST-1 به یکی از مهم‌ترین اهداف مطالعات آینده درزمینه سیاره‌های فراخورشیدی تبدیل‌شده است. محققان از تلسکوپ فضایی هابل برای بررسی جو این سیاره‌ها استفاده می‌کنند و درعین‌حال بی‌صبرانه منتظر نسل بعدی رصدخانه‌های فضایی و به‌خصوص رصدخانه جیمز وب هستند تا با کمک آن بتوانند سرنخ‌های دقیق‌تری از این منظومه به دست آورند.

مقایسه سیاره های تازه یافته با منظومه شمسی 

 

این مطالعات نه‌تنها می‌تواند شواهد وجود آب مایع بر سطح را تائید کند که حتی ممکن است برای نخستین بار نشانه‌هایی از حیات فرازمینی را در منظومه‌ای دیگر آشکار کند.

چنین کشفی این فرض را که چنین ستاره‌هایی دارای منظومه‌های مشابهی باشند را بیش‌ازپیش افزایش می‌دهد.

با توجه به تعدد کوتوله‌های سرخ در عالم این کشف می‌تواند نشانه‌ای باشد که دنیای ما بسیار زنده‌تر و متنوع‌تر از آن چیزی است که تاکنون تصور می‌کردیم. بر اساس برخی از تخمین‌ها در حدود دوسوم ستاره‌های همسایگی خورشید ما را کوتوله‌های قرمز تشکیل داده‌اند. البته به دلیل کم بودن نور این ستاره‌ها رصد آن‌ها در طیف مریی دشوار است و برای بررسی آن‌ها عموماً از رصدهای فروسرخ استفاده می‌شود. همچنین قابل‌ذکر است که ستاره TRAPPIST-1 نوعی از کوتوله‌های فوق سرد است که جرم و دمای کمتری حتی نسبت به سایر کوتوله‌های سرخ دارد.

درحالی‌که دانشمندان چشم‌به‌راه تحقیقات بعدی و نتایج تازه‌ای هستند که می‌توانند از این منظومه و منظومه‌های مشابه استخراج کنند، ایده وجود چنین دنیاهایی راه را برای گمانه‌زنی‌های آینده‌نگرانه بازکرده است.

اگر حداقل سه سیاره در این منظومه یا سیاره‌هایی مشابه در منظومه‌های مشابهی که به دور کوتوله‌های سرخ دیگر در حال گردش هستند، بتوانند میزبان آب مایع باشند و اگر بذر حیات در این دنیاها شکوفا شده باشد منظره‌ای استثنایی از دنیاهای متنوع و زنده در جهان مقابل چشمان‌ ما قرار می‌گیرد.

منظومه‌ای را تصور کنید که هفت‌سیاره سنگی زمین مانند در مدارهایی که همه آن‌ها در بین مدار خورشید و عطارد جای می‌گیرند، قرار داشته باشد و چندتایی از آن‌ها (حداقل سه مورد در مورد منظومه کشف‌شده) بتواند میزبان آب مایع باشد.

اگر در چنین دنیاهایی بذر حیات شکوفا شده باشد و توانسته باشد روند تکامل خود را دنبال کند، در این صورت ممکن است دنیاهای همسایه‌ای که فاصله چندان دوری از هم ندارند میزبان گونه‌های متنوعی از حیات بومی باشند و اگر بخواهیم به ذهن خود اندکی آزادی پرواز بیشتری دهیم و تصور کنیم که در این دنیاها حیات توانسته باشد به مرحله هوشمندی و تمدن‌های دارای فناوری برسد، آنگاه این تمدن‌ها در فاصله چند صدهزار کیلومتری از همدیگر رشد کرده‌اند.

سیاره های هفت گانه منظومه TRAPPIST-1

 

این‌ها آینده‌نگری‌های دورودرازی به شمار می‌رود. تا اکنون ما فقط توانسته‌ایم هفت سیاره قابل‌مقایسه با زمین پیدا کنیم که احتمال زیادی دارد روی سه مورد از آن‌ها اقیانوس‌های آب مایع وجود داشته باشد.

وجود شرایط برای آب مایع شرط لازمی برای وجود آب است اما کافی نیست و حتی اگر آب مایع بر این سیاره‌ها وجود داشته باشد به‌هیچ‌وجه تضمینی برای وجود حیات روی آن‌ها به شمار می­رود؛ اما این‌چنین دنیاهایی فرصت منطقی برای گمانه‌زنی‌ها فراهم می‌آورد و حداقل اینکه بستری مطمئن‌تر برای نویسندگان آینده‌نگر و علمی تخیلی فراهم می‌آورد تا بتوانند به کاوش ذهنی چنین دنیاهایی بپردازند

عصر شگفت‌انگیز کشف دنیاهای فراخورشیدی به‌روزهای پرهیجان خود نزدیک‌تر می‌شود. خبری که دقایقی پیش منتشر شد یکی از نقاط عطف سال‌های اخیر در جستجوی سیاره‌های فراخورشیدی است اما آنچه در آینده‌ای نه‌چندان دور از این دنیاهای فراخورشیدی خواهیم شنید، قطعاً غافلگیرکننده‌تر از همه آن چیزی است که تاکنون می‌دانیم.

–

پوریا ناظمی

تصاویر: ESO/M. Gillon et al.

 

 

 

No tags for this post.