منظومه شمسی ما میزبان نزدیک به ۹۰۰ قمر شناختهشده است؛ بیش از ۴۰۰ مورد از آنها به دور هشت سیاره اصلی میچرخند و بقیه پیرامون سیارات کوتوله، سیارکها و اجرام فرانپتونی (TNOها) در مدار هستند. از میان این همه قمر، تنها تعداد اندکی برای اخترزیستشناسی اهمیت ویژه دارند و ممکن است شرایطی برای پشتیبانی از حیات ـ آنگونه که ما میشناسیم ـ داشته باشند. از جمله مهمترین آنها میتوان به اروپا و گانیمد، دو قمر سیاره مشتری، و تیتان و انسلادوس، دو قمر سیاره زحل اشاره کرد.
اما پرسش مهم این است: قمرهایی که به دور سیارات غولپیکر خارج از منظومه شمسی میچرخند چه؟ این قمرها که «اگزومون» یا قمرهای فراخورشیدی نامیده میشوند، میتوانند اهدافی هیجانانگیز برای جستوجوی حیات باشند. با این حال، پیش از آنکه بتوانیم درباره وجود حیات روی آنها سخن بگوییم، ابتدا باید خودِ آنها را پیدا کنیم.
اکنون گروهی مشترک از پژوهشگران ایالات متحده و بریتانیا در مطالعهای که بهتازگی برای انتشار در نشریه معتبر The Astrophysical Journal پذیرفته شده، تلاش کردهاند مرزهای کشف اگزومونها را گسترش دهند. در این پژوهش، تیم تحقیقاتی روشی نوآورانه معرفی کرده است که میتواند توسط رصدخانه آینده ناسا، یعنی Habitable Worlds Observatory (به اختصار HWO)، برای شناسایی و تأیید وجود قمرهای فراخورشیدی که به دور سیارات گازی غولپیکر میگردند، مورد استفاده قرار گیرد.
در این مطالعه، پژوهشگران مجموعهای از مدلهای رایانهای را به کار گرفتند تا شبیهسازی کنند چگونه میتوان قمرهایی شبیه زمین را که به دور سیاراتی هماندازه مشتری میچرخند، از طریق نوری که بازتاب میکنند شناسایی کرد. ایده اصلی این است که هنگامی که قمر از پشت سیاره میزبان خود عبور میکند، بخشی از نور بازتابشده از سیاره میتواند به جو قمر برخورد کند و سپس به سوی ناظر بازتاب شود. این تغییرات بسیار ظریف در نور میتواند نشانهای از حضور یک قمر باشد.
از آنجا که HWO از دیدگاه زمین رصد خواهد کرد، این رصدخانه عبور سیاره فراخورشیدی از مقابل ستارهاش را مشاهده میکند؛ رویدادی که «گذر» نام دارد. در این حالت، نور ستاره به سطح سیاره برخورد کرده و از سمت رو به ستاره بازتاب میشود. پژوهشگران فرض میکنند که این نور بازتابشده میتواند از جو یک قمر شبیه زمین نیز منعکس شود، زمانی که آن قمر از پشت سیاره عبور میکند. در چنین شرایطی، HWO ممکن است بتواند این بازتاب جوی را تشخیص دهد.
نتایج مدلهای شبیهسازیشده نشان داد که HWO بالقوه میتواند قمرهایی هماندازه زمین را که به دور سیاراتی در اندازه مشتری و در فاصله یک واحد نجومی از ستاره خود قرار دارند، از طریق همین بازتاب نوری شناسایی کند؛ حتی اگر آن سامانه سیارهای تا فاصله ۱۲ پارسک (حدود ۳۹ سال نوری) از زمین دور باشد. برای مقایسه، یک واحد نجومی (AU) برابر با فاصله متوسط زمین تا خورشید است.
در متن این مطالعه آمده است: «قمرهای فراخورشیدی حوزهای هستند که باید در آنها خارج از چارچوبهای معمول درباره تواناییهای HWO فکر کنیم. در عمل، این موضوع به معنای آن است که (۱) ستارگانی که سیارات غولپیکر در کمربند قابل سکونت دارند باید در فهرست اهداف باقی بمانند؛ (۲) برنامهریزی دقیقی برای جستوجوی قمرهای بالقوه قابل سکونت انجام شود؛ و (۳) از هماکنون مشخص کنیم که اگر نامزدهایی یافت شوند، چگونه آنها را مشخصهیابی و بررسی خواهیم کرد.»
پژوهشگران همچنین اشاره میکنند که خسوفهای قمری ـ یعنی زمانی که قمر از پشت سیاره عبور میکند ـ ممکن است تنها راه جستوجو نباشند و حتی شاید کارآمدترین روش هم نباشند. این رویکرد حساسیت بالایی دارد، اما برای جستوجوی کور و بدون هدف قبلی، از نظر زمانی چندان بهینه نیست. با این حال، پایش متمرکز و اختصاصی سیارات غولپیکر بزرگ برای مشاهده خسوفهای قمری میتواند از نظر علمی بسیار سودمند باشد، بهویژه اگر HWO بتواند قمرهایی با شعاعی تا نیم برابر شعاع زمین (۰٫۵ برابر شعاع زمین) را نیز آشکار کند.
تنوع گسترده اجرام در منظومه شمسی ما ـ بهویژه شمار بالای قمرها ـ نشان میدهد که سامانههای سیارهای میتوانند بسیار گوناگون باشند. همانگونه که قمرهای متعددی پیرامون سیارات و حتی سیارکها وجود دارند، این احتمال نیز مطرح است که در سامانههای فراخورشیدی نیز قمرهای فراوانی وجود داشته باشند. اگرچه تنها تعداد اندکی از قمرهای منظومه شمسی ما ممکن است شرایط مناسب برای حیات داشته باشند، اما همین موضوع احتمال میدهد که قمرهای فراخورشیدی پیرامون سیارات گازی غولپیکر نیز بتوانند میزبان محیطهای زیستپذیر باشند.
با وجود آنکه تاکنون بیش از ۶۰۰۰ سیاره فراخورشیدی تأیید شدهاند، دانشمندان هنوز نتوانستهاند وجود حتی یک قمر فراخورشیدی را بهطور قطعی تأیید کنند. با این حال، چندین نامزد برجسته برای قمرهای فراخورشیدی وجود دارند که دادههای آنها همچنان در حال بررسی و تحلیل است. از جمله این نامزدها میتوان به Kepler-1625b I، Kepler-1708b I، نامزد قمر Kepler-90g، نامزد قمر Kepler-80g و نامزد قمر WASP-49b اشاره کرد.
از میان این موارد، چهار نامزد احتمالاً به دور سیارات گازی غولپیکر میگردند، در حالی که نامزد قمر Kepler-80g ممکن است به دور سیارهای اندکی بزرگتر از زمین در مدار باشد. با این حال، نامزدی این اجرام همچنان محل بحث و بررسی است. برای نمونه، وجود Kepler-1625b I و Kepler-1708b I در یک مطالعه سال ۲۰۲۳ منتشرشده در نشریه Nature Astronomy مورد تردید قرار گرفت و سپس پژوهشی دیگر در سال ۲۰۲۵ در همان نشریه نتیجه گرفت که وضعیت آنها همچنان قطعی نیست و بحث درباره وجودشان ادامه دارد.
همانطور که اشاره شد، Habitable Worlds Observatory یک مأموریت برنامهریزیشده ناسا است که هدف اصلی آن جستوجو و شناسایی سیارات فراخورشیدی هماندازه زمین در مناطق قابل سکونت پیرامون ستارگان دیگر است. اهداف ثانویه این رصدخانه شامل مطالعه رشد کهکشانها، تکامل عناصر شیمیایی در کیهان و بررسی اجرام منظومه شمسی خواهد بود. گرچه پرتاب این مأموریت در حال حاضر برای سال ۲۰۴۱ برنامهریزی شده است، این فاصله زمانی فرصت ارزشمندی در اختیار دانشمندان قرار میدهد تا درباره سایر اهداف علمی احتمالی آن ـ از جمله جستوجوی قمرهای فراخورشیدی بالقوه قابل سکونت ـ بحث و برنامهریزی کنند.
در نهایت، پرسش هیجانانگیز این است: در سالها و دهههای آینده چه بینشهای تازهای درباره قمرهای فراخورشیدی قابل سکونت به دست خواهیم آورد؟ آیا خواهیم توانست نشانههایی از جو، آب مایع یا حتی فعالیتهای زیستی احتمالی در آنها بیابیم؟ پاسخ این پرسشها هنوز روشن نیست. اما تاریخ علم نشان داده است که هر بار ابزارهای دقیقتری ساختهایم، جهان شگفتیهای تازهای پیش روی ما گشوده است.
شاید در آیندهای نهچندان دور، همانگونه که امروز از سیارات فراخورشیدی سخن میگوییم، از قمرهای فراخورشیدی نیز با قطعیت یاد کنیم؛ قمرهایی که شاید برخی از آنها محیطهایی مناسب برای زندگی داشته باشند. تا آن زمان، پژوهشگران همچنان با مدلسازی، تحلیل دادهها و طراحی مأموریتهای نوین، به جستوجوی این دنیاهای پنهان ادامه خواهند داد. و همین جستوجوی پیوسته است که علم را پیش میبرد.
