با این حال، اکنون که جیمز وب چهار سال است بهطور عملیاتی کار میکند، این پرسش مطرح است: چرا هنوز حتی یک اگزومون قطعی پیدا نکرده است؟
پاسخ روشن است: پیدا کردن یک ماه که در فاصلهٔ چندین سال نوری به دور یک سیاره میگردد، بهطرز باورنکردنی دشوار است.
در یک پژوهش جدید که بهصورت پیشچاپ در arXiv منتشر شده و توسط دیوید کیپینگ از دانشگاه کلمبیا (که بسیاری او را از کانال YouTube «جهانهای سرد – Cool Worlds» نیز میشناسند) ارائه شده، دلیل این دشواری توضیح داده شده است. او و همکارانش ۶۰ ساعت از زمان ابزار NIRSpec جیمز وب را صرف این هدف کردند، اما حتی با این مقدار رصد دقیق، نتوانستند وجود یک اگزومون احتمالی را بهصورت قطعی تأیید کنند.
این به معنای کمکاری نیست؛ جیمز وب تاکنون دو نامزد احتمالی اگزومون را پیدا کرده است، اما هیچیک هنوز تأیید نشدهاند.
نخستین مورد، سیارهٔ WASP-39b است؛ یک «زحلِ داغ» که تغییرات چشمگیری در میزان سدیم و دیاکسید گوگرد جو آن دیده شده است. پژوهشگران در ابتدا حدس زدند که شاید ماهی بسیار آتشفشانی و گرمشده بر اثر کشش جزرومدی، در حال پاشیدن گاز به اطراف سیاره باشد. این فرضیه هرچند امکانپذیر است، اما کاملاً غیرمستقیم است و بر نشانههای ثانویه تکیه میکند.
مورد دوم دربارهٔ W1935، یک کوتولهٔ قهوهای، نیز بر شواهد غیرمستقیم تکیه دارد. در این جرم آسمانی، مقداری انتشار مادونقرمز مرتبط با متان مشاهده شده که میتواند ناشی از وجود یک اگزومون پنهان باشد، اما باز هم هیچ مشاهدهٔ مستقیم و قطعی وجود ندارد.
اینجا پای Kepler-167e به میان میآید؛ سیارهای که محور اصلی پژوهش اخیر کیپینگ و همکارانش است. این سیاره یکی از بهترین گزینهها برای جستوجوی یک ماه به شمار میرود، چون از نظر ویژگیها یکی از نزدیکترین نمونهها به مشتری است؛ جرمی حدود ۹۱ درصد جرم مشتری دارد و در فاصلهٔ ۱٫۸۸ واحد نجومی از ستارهٔ خود به دور آن میگردد؛ فاصلهای میان مدار مریخ تا مشتری در منظومهٔ ما.
ستارهٔ این منظومه در صورت فلکی ماکیان قرار دارد و تقریباً ۱۱۱۹ سال نوری از زمین دور است. از آنجا که مشتری بیش از ۷۰ ماه دارد – از جمله گانیمد، بزرگترین ماه منظومهٔ شمسی – طبیعی به نظر میرسد که سیارهای با این شباهت زیاد به مشتری نیز احتمالاً ماههایی داشته باشد. این سامانه سه سیارهٔ دیگر از نوع «ابرزمین» نیز دارد که باید هنگام تحلیل منحنی نور، اثر آنها را نیز در نظر گرفت.
در ویدئوی مرتبط، دکتر دیوید کیپینگ توضیح میدهد که فرآیند جستوجو چگونه انجام شد.
برای ساخت منحنیهای نور دقیق، پژوهشگران توانستند ۶۰ ساعت زمان رصدی از جیمز وب دریافت کنند؛ زمانی شگفتانگیز، زیرا تقاضا برای استفاده از این تلسکوپ بسیار بالا است. این زمان رصدی در شش بخش ۱۰ ساعته تقسیم شد که بین هر بخش یک وقفهٔ کوتاه قرار داشت.
نکتهٔ عجیب این بود که در هر پنجرهٔ ۱۰ ساعته، شدت منحنی نور بهتدریج کاهش مییافت. پژوهشگران این پدیده را «اثر آشکارساز» نامیدند، اما نکتهٔ دردسرساز این بود که این کاهش تدریجی دقیقاً در همان بازهٔ زمانی رخ میداد که یک اگزومون میتوانست سیگنال ترانزیتی ایجاد کند. بنابراین تشخیص اینکه آیا یک ماه واقعی دیده شده یا صرفاً خطای ابزار بوده، بسیار دشوار شد.
برای مقابله با این چالش، تیم پژوهش دادههای جیمز وب را از چند «خط لولهٔ پردازشی» مختلف عبور داد. یکی از این خط لولهها مخصوص همین رصد ساخته شده بود. دو خط لولهٔ دیگر به نامهای ExoTiC-JEDI و katahdin از قبل وجود داشتند و برای چنین مطالعاتی طراحی شده بودند.
پس از پردازش دادهها، نتایج با چهار مدل مختلف مقایسه شد؛ از مدلهای ساده مانند برازش درجه دوم، تا مدلهای پیچیدهتر شامل فرایند گاوسی با هستهٔ Matérn-3/2. (هرکس علاقهمند باشد باید سراغ ریاضیات سنگین پردازش سیگنال برود!)
از میان دوازده ترکیب ممکن بین خط لولهٔ پردازشی و مدلها، هفت ترکیب نشانههایی از وجود یک اگزومون را نشان میدادند.
اما در نجوم، هیچچیز به این سادگی نیست. همیشه باید سناریوهای دیگر نیز بررسی و رد شوند.
در این مورد، پژوهشگران به توضیح دیگری رسیدند: این سیگنال نه ناشی از یک همخطی واقعی میان ماه، سیاره و ستاره، بلکه نتیجهٔ عبور سیاره از روی یک لکهٔ ستارهای (Starspot) بوده است.
ستارهٔ میزبان، Kepler-167، در کل ستارهای آرام و بدون فعالیت شدید است. اما دادههای پیشین از تلسکوپهای کپلر و اسپیتزر نشان میداد که این ستاره میتواند لکههایی داشته باشد که به اندازهٔ کافی بزرگ هستند تا کاهش نور دیدهشده در دادههای جیمز وب را ایجاد کنند.
همچنین، وقتی پژوهشگران اندازهٔ ماه احتمالی را بر اساس دادهها محاسبه کردند، دریافتند که ماه باید ۳۰ درصد بزرگتر از آن چیزی باشد که مدلهای تشکیل ماه اجازه میدهند. این مسئله احتمال واقعیبودن ماه را کمتر میکرد.
با در نظر گرفتن این دو عامل، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که احتمالاً آنچه مشاهده کردهاند، یک لکهٔ ستارهای بوده، نه یک ماه واقعی.
پس از این همه زمان رصد و تحلیل سنگین، نتیجهای که به آن رسیدند این بود: هیچ اگزومونی پیدا نشد.
اما این واقعیت بخشی از فرآیند علمی است؛ گاهی نتیجهٔ پژوهش، «عدم کشف» است.
با این حال، این پایان کار نیست.
پژوهشگران پیشنهاد دادهاند که در اکتبر ۲۰۲۷، یعنی هنگام گذر بعدی Kepler-167e از مقابل ستارهٔ میزبان، یک کارزار رصدی دیگر انجام شود. هنوز معلوم نیست که جیمز وب چنین زمانی را اختصاص خواهد داد یا نه.
حتی اگر این فرصت فراهم نشود، برنامههای رصدی متعدد دیگری برای جستوجوی اگزومونها در سالهای آینده در حال اجرا یا برنامهریزی است.
اگر این دنیاهای رازآلود واقعاً وجود داشته باشند – و بسیاری از دانشمندان معتقدند که وجود دارند – مسئله فقط زمان است تا نخستین اگزومون بهطور قطعی کشف شود.
این پژوهش جدید نشان میدهد که چنین کشفی نیازمند پردازش دادهٔ بسیار دقیق، برازش مدلهای پیچیده، و در برخی موارد پذیرش حقیقتی سخت است؛ اینکه گاهی میان کشف یک ماه جدید و یک لکهٔ ستارهای، فقط یک خط نازک فاصله وجود دارد.
