سیارات فراخورشیدی

اگر در یک شب صاف، بیرون قدم بگذارید کهکشان راه شیری را با جریان ضخیمی از احتمالاً چهارصد میلیارد ستاره‌ که در آسمان بالای سر ما در حرکت می‌باشند، مشاهده خواهید کرد و اگر هر یک از این ستاره‌ها تنها یک سیاره داشته باشند پس تعداد سیارات در کهکشان، رقمی نجومی خواهد بود. ما انسانها این احتمالات را هزاران سال پیش حدس زده بودیم، اما ما نسل اولی هستیم که با اطمینان می‌دانیم سیارات فراخورشیدی واقعاً وجود دارند.س

سیارات فراخورشیدی [1]، سیاراتی هستند که خارج از منظومه شمسی قرار گرفته‌اند و همچنین دانشمندان بر این باورند که سیاره‌های بیشماری بوده یا هستند که توسط ستارهٔ خود فرو بلعیده شده یا از مدار و منظومه خود به بیرون پرتاب شده‌ و در کهکشان سرگردان گشته‌اند. سیارات فراخورشیدی در انواع و اندازه‌های متنوعی موجود می‌باشند از سیارات گازی غول‌پیکر، بزرگتر از سیاره مشتری تا سیارات کوچک خاکی حدوداً به اندازه زمین یا مریخ. دانشمندان اشاره کرده‌اند که به نظر می‌رسد یک شکاف عجیب در اندازه‌های سیارات وجود دارد علاوه بر این داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر[2] نشان می‌دهند که سیاره‌هایی با یک اندازه مشخص بین یک‌ونیم تا دو برابر اندازه زمین بسیار نادر هستند این پدیده بنام شکاف فُولتِن [3] نامگذاری شده است البته ممکن است این یک اندازه بحرانی در شکل‌گیری سیاره باشد، بدلیل اینکه جو سیاره‌هایی که به این اندازه می‌رسند بسرعت هیدروژن و گاز هلیوم را جذب کرده و تبدیل به سیارات گازی می‌شوند در حالیکه سیارات کوچکتر از این حد به اندازه کافی بزرگ نیستند تا چنین جوی را نگه دارند و عمدتاً خاکی یا سنگی باقی میمانند از سوی دیگر، سیارات کوچکتر که واقع در مدار نزدیک به ستاره‌ خود هستند، می‌توانند مانند یک هستۀ نپتون‌گون، با مشخصات جوی سیاره نپتون باشند. در حقیقت توضیح پدیده فولتن نیاز به درک بهتر از شکل‌گیری منظومه شمسی دارد.س

اخیراً یک ستاره در همسایگی زمین بنام پروکسیما سنتُری [4] کشف شده است که دارای حداقل یک سیارۀ احتمالاً خاکی می‌باشد این سیاره چهارونیم سال نوری یا بیش از چهل تریلیون کیلومتر از ما فاصله دارد، تاکنون قسمت عمده سیارات فراخورشیدی که یافت شده‌اند صدها یا هزارها سال نوری از ما دورتر هستند. امروزه می‌دانیم که تریلیون سیاره در درون کهکشان در انتظار روئیت شدن هستند البته تاکنون راهی برای رسیدن به سیارات فراخورشیدی و گذاشتن اثر رد پا بر روی آنها یافت نشده است، ما در حال حاضر تنها می‌توانیم تعدادی از آنها را رصد کنیم، دمای آنها را برآورد نماییم، مشخصات جو آنها را مورد مطالعه قرار دهیم و به امید کشف نشانه‌هایی از حیات در آنها به تحقیقات خود ادامه دهیم.س

سیاره 51پگاسی ‌بی [5] نخستین سیاره فراخورشیدی تایید شده است که در سال ۱۹۹۵ در صحنه جهان ظاهر شد یک سیاره گازی داغ مانند سیاره مشتری که در فاصله پنجاه سال‌ نوری از ما در یک مدار چهار روزه حول ستاره‌اش قرار گرفته است. سیاره‌ فراخورشیدی که امروزه با اسم تادمُر[6] شناخته می‌شود در سال ۱۹۸۸ روئیت شد ولی کشف تادمُر در سال ۱۹۹۲ لغو شد هرچند که ده سال بعد اطلاعات بهتر و بیشتر نشان داد که آن واقعاً در آنجا وجود داشت همچنین در سال ۱۹۹۲ یک منظومه شامل سه سیاره که حول مدار یک ستاره نوترونی یا پالسار[7] در فاصله ۲۳۰۰ سال نوری از سیاره زمین کشف شد، ستاره‌های نوترونی در حقیقت بقایای هستۀ ستارۀ منفجر شده‌ای هستند که با سرعت بسیار بالایی دوران و پرتوهای امواج الکترو مغناطیس از خود ساطع می‌کنند این امواج تنها وقتی مشاهده می‌شوند که پرتوهای ساطع شده درست به سمت زمین باشند، تا حد زیادی شبیه به فانوس‌‌های دریایی.س

شمار سیارات فراخورشیدی تایید شده تا تاریخ چهارم فروردین ۱۳۹۸ به ۳۹۲۶ عدد رسید که البته با بالا رفتن تعداد و قدرت رصد تلسکوپ‌های رباتیک فضایی این رقم می‌تواند به ده‌ها هزار درعرض یک دهه افزایش یابد. در حال حاضر تلسکوپ فضایی تس [8] با ثبت تصاویر بزرگ امکان بررسی ستاره‌های نزدیک و درخشان، تقریباً در کل آسمان را فراهم ساخته است و در کنار داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر و جیمز وب[9] به شناسایی دقیق سیارات فراخورشیدی سرعت بخشیده است.س

دانش کنونی ما درباره سیارات فراخورشیدی بیشتر از طریق روش‌‌های غیرمستقیم میسر شده است بعنوان نمونه تاکنون 12 سیاره فراخورشیدی با یکی از روش‌های غیرمستقیم شناسایی شده‌اند که بدلیل نداشتن اطلاعات کافی درباره آنها در گروه "ناشناخته" قرار گرفته‌اند. با روش‌های مستقیم نیز می‌توانیم به وجود سیارات فراخورشیدی پی ‌ببریم و در مورد تاثیرات آنها بر روی ستاره‌ها و سیارات دیگر و همچنین امواج نوری آنها مطالعه نماییم. از میان روش‌های مستقیم، روش تصویربرداری مستقیم جهت تفکیک نور ستاره از نور منعکس شده از جو سیاره، بکار برده می‌شود و روش‌های مستقیم دیگر نیز هر کدام اطلاعات و داده‌های خاصی در مورد سیارات فراخورشیدی به ما میدهند بعنوان نمونه دو روش زیر:س

الف) روش جنبان [10] یا روش سرعت شعاعی: در سال ۱۸۴۲ کریستیان یوهان دوپلر گفت که رنگ اجسام نورانی باید در اثر حرکتشان نسبت به ناظر تغییر کند. اثر دوپلر[11] در نجوم کاربرد بسیار دارد زیرا در جهان، همه چیز در حال حرکت است. وقتی سیارات به دور ستاره‌ها می چرخند، با نیروی گرانشی یا جاذبه خود باعث حرکت آن ستاره می‌شوند. در این روش می‌توان سرعت حرکت ستاره‌ها را اندازه گرفت و از این حرکت وجود سیاراتی که در مدار آن ستاره قرار دارند را نیز می‌توان تشخیص داد. روش جنبان تنها اطلاعاتی در مورد جرم و فاصله مداری سیاره با ستاره را به ما می‌دهد اما نمی‌توان اندازه سیاره را با این روش مشخص کرد.س

ب) روش گذر یا ترانزیت[12]: در این روش، کاهش نور ستاره‌ها در اثر عبور سیارات از مقابل و پشت آنها، بررسی می‌شود، در این روش با اندازه‌گیری میزان کاهش نور ستاره‌ها به اطلاعات زیادی در مورد اندازه سیارات فراخورشیدی دست می‌یابیم.س

هر روش، مزایا و معایب خود را دارد ولی هنگامیکه روش‌های مختلف با هم استفاده شوند، به ما نکته‌های حیاتی و اساسی از کل منظومه را می‌آموزند، بدون اینکه بطور مستقیم تصویری از سیارات داشته باشیم. بهترین مثال منظومه تراپیست-1 [13] است که در حدود چهل سال نوری دورتر از ما جاییکه هفت سیاره تقریباً به اندازه زمین واقع در مدار یک ستاره قرمز کوچک می‌باشند، توسط تلسکوپ‌های زمینی و فضایی مورد بررسی قرار گرفتند و با کمک از روش‌های مختلف مستقیم و غیرمستقیم، نه تنها به وجود سیارات آن بلکه تخمینی از اندازه، مدار، جرم و همچنین ترکیبات تشکیل دهنده این سیاره‌ها بدست آمد.س

دانش اندکی در مورد این سیارات بزرگ در دسترس است البته همراه با یک پرسش همیشگی که آیا ممکن است برخی از آنها برای زندگی مناسب باشند؟ اگر ما بسیار خوش شانس باشیم شاید در جو یکی از آنها نشانه‌‌هایی از اکسیژن، دی اکسید کربن و متان را پیدا کنیم، چنین مخلوطی از گازها برای ما تصویر واضح و آشنایی از جو زمین را آشکار می‌سازد که احتمالاً نشان‌دهنده حضور زندگی هم می‌باشد. به نظر می‌رسد که شکار یک جو مانند زمین در حول سیارات به اندازه زمین را باید به نسل آیندۀ ابزارآلات دقیق و قدرتمند فضایی در دهه‌های آتی بسپاریم.س

در حال حاضر با کمک داده‌های تلسکوپ کپلر، ما می‌دانیم که ستارگان بالای سر ما با همراهان زیاد سیاره‌ای خود، وجود دارند ولی هرچه درباره سیارات فراخورشیدی بیشتر فرامی‌گیریم، جهان ما نیز مرموزتر می‌شود.س

ماجراجویی تازه شروع شده است.س

پایان

تحقیق و پژوهش: راز شیدایی                                            

..............................................................                                                  

پانوشت:س

 

[1]EXOPLANETS

[2]KEPLER SPACE TELESCOPE

[3]FULTON GAP

[4]PROXIMA CENTAURI

[5]51 PEGASI B

[6]TODMOR

[7]PULSAR

[8]TESS SPACE TELESCOPE

[9]JAMES WEBB SPACE TELESCOPE

[10]WOBBLE METHOD

[11]DOPPLER METHOD

[12]TRANSIT METHOD 

[13]TRAPPIST-1

 منابع:

• WHAT IN THE WORLD IS AN ‘EXOPLANET?’ BY Pat Brennan – April 12, 2018

• WEIRD WORLDS? YES – BY THE TRILLION. BY Pat Brennan – March 7, 2019

• NASA.GOV

• WIKIPEDIA.ORG

س • ویکی نجوم

س • ستاد توسعه فناوری‌های حوزه فضایی، حمل و نقل پیشرفته

                                                                                          در یوتوب

برای مشاهده فیلم ویدئویی این مقاله، کلیک کنید