تنها در کهکشان راه شیری، تخمین زده میشود که بیش از ۱۰۰ میلیارد ستاره وجود داشته باشد و بیشتر آنها میزبان سیاراتی هستند. تا همین چند دهه پیش، این یک فرضیه فلسفی بود؛ امروز، این یک داده آماری است. بشریت از قلمرو «آیا سیارهای آن بیرون وجود دارد؟» به قلمرو «کی نشانهای از حیات در جو آنها پیدا میکنیم؟» جهش کرده است. این انقلاب علمی را مدیون چه کسی هستیم؟ مجموعهای از ماشینهای بینظیر در فضا که به شکارچیان سیارات فراخورشیدی معروفند. در این مقاله، سه تا از بزرگترین آنها را بررسی میکنیم: کپلر افسانهای، تسِ رصدگر کل آسمان، و تاج الماس این ناوگان، تلسکوپ فضایی جیمز وب.
انقلابی به نام کپلر: وقتی آمار جایگزین حدس شد
در مارس ۲۰۰۹، ناسا تلسکوپ فضایی کپلر را با مأموریتی مشخص به فضا پرتاب کرد: خیره شدن به یک تکه کوچک از آسمان و شمارش سیارات. کپلر به یک دوربین ۹۵ مگاپیکسلی مجهز بود و به مدت ۴ سال، بیوقفه به یک میدان دید ثابت شامل حدود ۱۵۰ هزار ستاره در صورت فلکی ماکیان خیره شد.
روش کار: روش ترانزیت
کپلر از روش “ترانزیت” یا گذر استفاده میکرد. وقتی سیارهای از مقابل قرص ستاره مادرش عبور میکند، نور ستاره به اندازه کسری بسیار کوچک کاهش مییابد. کپلر این افتهای نوری را با دقتی باورنکردنی — تا ۲۰ بخش در میلیون — اندازهگیری میکرد. این یعنی میتوانست سیارهای به اندازه زمین را که از مقابل ستارهای شبیه خورشید عبور میکند، تشخیص دهد.
دستاوردها
- تأیید ۲۷۷۸ سیاره فراخورشیدی (تا پایان مأموریت).
- کشف Kepler-452b، نخستین سیاره هماندازه زمین در منطقه قابل سکونت یک ستاره خورشیدمانند.
- اثبات اینکه سیارات فراخورشیدی یک قاعده هستند، نه استثنا.
- شناسایی سیستمهای چندسیارهای که نظم مداری آنها هندسه مداری منظومه شمسی را به چالش کشید.
کپلر در سال ۲۰۱۸ بازنشسته شد، اما دادههای آن هنوز هم معدن اکتشافات جدید است.
تس (TESS): نقشهبرداری از کل آسمان
اگر کپلر یک میکروسکوپ بود که به یک نقطه خیره شده بود، TESS (ماهواره نقشهبردار فراخورشیدی گذران) یک تلسکوپ پانوراما است که کل آسمان را جاروب میکند.
پرتاب در سال ۲۰۱۸، TESS آسمان را به ۲۶ بخش تقسیم کرد و هر بخش را به مدت ۲۷ روز رصد میکند. برخلاف کپلر که ستارههای دوردست و کمنور را هدف گرفته بود، TESS روی ستارههای نزدیکتر و پرنورتر تمرکز دارد — دقیقاً همان ستارههایی که جیمز وب بعداً میتواند آنها را با جزئیات مطالعه کند.
دستاوردها
- کشف TOI-700 d، یک سیاره هماندازه زمین در منطقه قابل سکونت یک کوتوله سرخ.
- کشف بیش از ۷۰۰۰ سیاره کاندید.
- فراهم کردن فهرستی از بهترین اهداف برای طیفسنجی جوی توسط جیمز وب.
TESS در واقع یک نقشهبردار است که بهترین زمینهای شکار را برای یک شکارچی بزرگتر علامتگذاری میکند.
جیمز وب: از شکار به کالبدشکافی
حالا میرسیم به تاج الماس این داستان: تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که در دسامبر ۲۰۲۱ پرتاب شد و از تابستان ۲۰۲۲ فعالیت علمی خود را آغاز کرد. اگر کپلر و TESS “پیدا” میکنند، جیمز وب “آنالیز” میکند.
ابزارهای کلیدی برای سیارات فراخورشیدی
چگونه جو یک سیاره را میخوانیم؟ (طیفسنجی عبوری)
هنگامی که یک سیاره از مقابل ستارهاش عبور میکند، بخش کوچکی از نور ستاره از جو سیاره میگذرد. مولکولهای موجود در جو — مانند آب (H₂O)، متان (CH₄)، دیاکسیدکربن (CO₂)، و حتی نشانگرهای زیستی بالقوه مانند اکسیژن (O₂) و ازون (O₃) — طول موجهای خاصی از این نور را جذب میکنند. جیمز وب با اندازهگیری این الگوی جذب که به “طیف عبوری” معروف است، میتواند ترکیب شیمیایی جو یک سیاره را در فاصله دهها سال نوری آشکار کند.
انقلاب وب: از K2-18b تا جهانهای سنگی
یکی از نخستین اهداف بزرگ وب، سیاره K2-18b بود؛ یک سیاره فراخورشیدی در فاصله ۱۲۰ سال نوری که در منطقه قابل سکونت یک کوتوله سرخ میچرخد. وب در جو این سیاره متان و دیاکسیدکربن را شناسایی کرد و نشانههایی از دیمتیل سولفید (DMS) یافت — مولکولی که روی زمین فقط توسط حیات (فیتوپلانکتونها) تولید میشود. هرچند این یافته نیاز به تأیید دارد، اما دریچهای به یک امکان حیرتانگیز گشوده است.
وب اکنون در حال بررسی سیستم TRAPPIST-1 با هفت سیاره سنگی است و به زودی جهانهای سنگی بیشتری را برای یافتن نشانههای حیات کاوش خواهد کرد.
آینده شکار: مأموریتهای بعدی چه هستند؟
جستجوی ما به جیمز وب ختم نمیشود. مأموریتهای آینده عبارتند از:
پرسشی که شاید به زودی پاسخش را بدانیم
کپلر به ما گفت که سیارات فراخورشیدی همهجا هستند. TESS بهترین آنها را برای مطالعه نشان کرد. جیمز وب اکنون مشغول خواندن ترکیب شیمیایی جو آنهاست. در دهه آینده، ممکن است بتوانیم با اطمینان بگوییم: “ما تنها نیستیم.” یا شاید، پاسخ پیچیدهتر از تصور ما باشد. در هر دو صورت، ما در میانه بزرگترین انقلاب علمی تاریخ بشر ایستادهایم.
آسمان شب دیگر فقط مجموعهای از نقطههای نورانی نیست؛ هر کدام از آنها میتوانند خانه جهانی دیگر باشند. اگر به دنبال ابزاری برای تماشای این ستارهها از نزدیکتر هستید، پیشنهاد میکنیم سری به [فروشگاه تلسکوپهای ما] بزنید و سفر خود به اعماق کیهان را آغاز کنید.
