یعنی سیاراتی که به دور ستارگانی خارج از منظومه شمسی ما میچرخند. هدف از این کار آن است که مشخص شود آیا این سیارات بهطور بالقوه میتوانند شرایط لازم برای پشتیبانی از حیات را داشته باشند یا نه. اما برای رسیدن به این هدف، دانشمندان ابتدا باید بدانند کجا را نگاه کنند و از همه مهمتر، سیاره مورد نظر واقعاً جوّ داشته باشد.
در حال حاضر، دانشمندان از وجود حدود ۶۰۰۰ سیاره فراخورشیدی آگاه هستند. با این حال، باور عمومی این است که بسیاری از این سیارات اصلاً جوّی ندارند و از میان آنهایی هم که جوّ دارند، تعداد زیادی از نظر اندازه شبیه زمین نیستند. افزون بر این، بسیاری از این سیارات زمینمانند به دور ستارگانی میچرخند که آنقدر درخشاناند که ابزارهای کنونی ما قادر نیستند جوّ سیاره را از نور شدید ستاره جدا کنند. مجموع این محدودیتها باعث میشود که با وجود هزاران نامزد بالقوه، تعداد سیاراتی که هماندازه زمین باشند و بتوان جوّ آنها را شناسایی کرد، بسیار اندک باشد.
به همین دلیل، مقالهای جدید که در پایگاه arXiv منتشر شده و توسط جاناتان بارینتوس از مؤسسه فناوری کلتک (Caltech) و همکارانش نوشته شده، توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این مقاله پنج سیاره فراخورشیدی جدید را معرفی میکند که به دور ستارگان کوتوله سرخ (M-dwarf) میچرخند؛ و از میان آنها، دو سیاره ممکن است جوّ داشته باشند. این خبر برای زیستاخترشناسان و شکارچیان سیارات فراخورشیدی بسیار هیجانانگیز است.
این پنج سیاره ابتدا توسط ماهواره TESS (ماهواره بررسی سیارات فراخورشیدی گذری) کشف شدند. با این حال، کشف اولیه بهتنهایی کافی نیست و برای آنکه یک سیاره «تأیید» شود، به بررسیها و دادههای تکمیلی نیاز است؛ کاری که برای نخستین بار در این مقاله جدید گزارش شده است. وقتی TESS سیگنالی جالب پیدا میکند، تیم آن یک هشدار با عنوان TESS Object of Interest (TOI) منتشر میکند تا جامعه علمی از وجود یک نامزد جدید آگاه شود. تأیید نهایی این نامزدها معمولاً نیازمند مشاهدات تکمیلی مانند نورسنجی گذر یا حتی تصویربرداری با وضوح بالا است.
تأیید این پنج سیاره نتیجه یک کار گروهی گسترده بوده است. در این پروژه از دادههای دستکم نه تلسکوپ مختلف استفاده شده، از جمله رصدخانه کک II و تلسکوپ هیل. ترکیب این دادهها وجود پنج سیاره را در چهار سامانه ستارهای متفاوت تأیید کرد. جالب اینکه یکی از این سامانهها شامل دو سیاره است که در حالت رزونانس مداری قرار دارند؛ یعنی دورههای گردش آنها به نسبت سادهای با یکدیگر مرتبط است.
از میان این پنج سیاره، چهار سیاره از نوع «ابرزمین» (Super-Earth) هستند که اندازه آنها بین ۱٫۲۸ تا ۱٫۵۶ برابر شعاع زمین است. سیاره پنجم که با نام TOI-5716b شناخته میشود، از نظر اندازه تقریباً هماندازه زمین است و همین موضوع اهمیت آن را دوچندان میکند.
یکی از تفاوتهای اساسی این سیارات با زمین، دوره مداری آنهاست. این دورهها از حدود ۰٫۶ روز تا ۱۱٫۵ روز متغیر است؛ یعنی سیارهها در زمانی بسیار کوتاه به دور ستاره خود میچرخند. این موضوع شاید عجیب به نظر برسد، اما در میان سیارات فراخورشیدی شناختهشده امری نسبتاً معمول است، زیرا زمان رصد تلسکوپها محدود است و سیاراتی با دوره کوتاه راحتتر شناسایی میشوند. نکته مهمتر این است که همه این سیارات به دور ستارگان کوتوله سرخ میچرخند.
این مسئله از دو جهت اهمیت دارد. از یک سو، کوتولههای سرخ ستارگانی کمنور هستند و همین باعث میشود تلسکوپی مانند جیمز وب بتواند راحتتر نور ستاره را حذف کرده و جوّ سیاره را بررسی کند. اما از سوی دیگر، این ستارگان بهشدت فعال و ناپایدار هستند و فورانهای قدرتمند پرتو ایکس و فرابنفش آنها میتواند مانند یک طوفان شنی کیهانی جوّ سیارات نزدیک را بهتدریج از بین ببرد.
دانشمندان برای درک این پدیده از مفهومی به نام «خط ساحلی کیهانی» استفاده میکنند. این مفهوم رابطهای بین میزان تابش دریافتی یک سیاره (انرژی و پرتوهایی که از ستاره میگیرد) و گرانش آن را نشان میدهد. هرچه تابش بیشتر باشد، احتمال از دست رفتن جوّ بالاتر میرود؛ اما هرچه جرم سیاره بیشتر باشد، گرانش قویتر شده و سیاره بهتر میتواند جوّ خود را حفظ کند. وقتی این دو عامل در یک نمودار رسم میشوند، خطی تقریباً مستقیم به دست میآید که مرز حفظ یا از دست دادن جوّ را مشخص میکند؛ همان چیزی که به آن «خط ساحلی کیهانی» میگویند.
در این مقاله، پنج سیاره به سه دسته تقسیم شدهاند. سه سیاره بهوضوح بالاتر از این خط قرار دارند؛ یعنی انرژی دریافتی از ستارهشان بهاحتمال زیاد هر جوّی را که داشتهاند، از بین برده است. سیاره چهارم با نام TOI-5736b که کوتاهترین دوره مداری را دارد، وضعیت خاصی دارد. با وجود دریافت مقدار زیادی تابش، اندازه و جرم زیاد آن باعث میشود که از نظر تئوری بتواند یک جوّ سنگین و غنی از مواد فرّار را حفظ کند.
اما ستاره اصلی این داستان، سیاره TOI-5728b است. این سیاره با وجود آنکه به دور یک کوتوله سرخ فعال میچرخد، به نظر میرسد بتواند جوّ خود را حفظ کند. ترکیب این ویژگی با کمنور بودن ستاره میزبان، TOI-5728b را به یکی از بهترین نامزدها برای رصد مستقیم جوّ توسط تلسکوپ جیمز وب تبدیل کرده است.
البته واقعبینانه اگر نگاه کنیم، با توجه به دوره مداری ۱۱٫۵ روزه، احتمال وجود حیات پیچیده روی این سیاره بسیار کم است. با این حال، ممکن است ریزاندامگان افراطزی بتوانند در شرایط خاص و محافظتشدهای به حیات خود ادامه دهند. برای دانستن پاسخ قطعی، تنها یک راه وجود دارد: رصد و بررسی مستقیم.
مسیر کشف این سیارات ــ از شناسایی اولیه توسط TESS، تأیید و مشخصهیابی دقیق، و در نهایت رصد با پیشرفتهترین رصدخانههای جهان ــ نمونهای دقیق از نحوه کار علم است. شاید مدتی طول بکشد تا جیمز وب، که برنامهای بسیار شلوغ دارد، فرصت کند بهطور ویژه به این سیاره بپردازد. اما دیر یا زود، دادههایی از جوّ آن به دست خواهد آمد؛ دادههایی که هم دانشمندان علوم سیارهای و هم زیستاخترشناسان را هیجانزده خواهد کرد. آنها فقط باید کمی صبور باشند، چرا که چرخهای علم آرام اما پیوسته در حال چرخشاند.
