تصور کنید بخواهید یک کرم شبتاب را که دور یک فانوس دریایی میچرخد، از فاصله صدها کیلومتری تشخیص دهید. این تقریباً همان چالشی است که اخترشناسان هنگام تلاش برای مطالعه «پروکسیما بی» با آن روبرو هستند؛ سیارهای به اندازه زمین که به دور پروکسیما قنطورس، نزدیکترین ستاره به منظومه شمسی ما، میچرخد. ستارهای که نور آن ده میلیون برابر درخشانتر از سیارهاش است و هرگونه امید به تشخیص نور کمرنگ بازتابشده از این جهان دوردست را از بین میبرد.
حال، دانشمندان دانشگاه ژنو موفق شدهاند اجزای کلیدی ابزاری را که بهطور خاص برای حل این مشکل به ظاهر غیرممکن طراحی شده، آزمایش کنند.
اسپکترُگراف RISTRETTO: روشی نوین برای مشاهده سیارات فراخورشیدی
«RISTRETTO»، اسپکترُگرافی که در نهایت بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope) در شیلی نصب خواهد شد، رویکردی نوین در مطالعه سیارات فراخورشیدی ارائه میدهد. به جای ساخت تلسکوپهای بزرگتر یا دوربینهای بهتر، تیم تحقیقاتی با استفاده از تکنیکهای نوری پیشرفته، درخشندگی خیرهکننده ستاره را مخفی کرده و سیارات پنهان در نور آن را آشکار میسازد.
هسته این سیستم، یک «واحد میدان یکپارچه کورونوگرافیک» (coronagraphic Integral Field Unit) است. نامش شاید پیچیده به نظر برسد، اما عملکرد فوقالعادهای دارد. این دستگاه با استفاده از آرایهای از لنزهای ششضلعی، نور ورودی را جمعآوری کرده و سپس آن را از طریق فیبرهای نوری هدایت میکند و در همین حین، خواص نور را به گونهای دستکاری میکند که نور ستاره تا حدی «خاموش» شود. نتیجه، سیگنال بسیار ضعیف اما قابل تشخیص سیارات اطراف ستاره است. نیکلاس بلایند، مهندس پژوهشی که توسعه این قطعه را هدایت کرده، گزارش داده است که نمونه اولیه دقیقاً همانطور که انتظار میرفت، در آزمایشهای اخیر در رصدخانه ژنو عمل کرده و تأیید میکند که این فناوری هنگام مقیاسبندی برای ابزار کامل، کار خواهد کرد.
جبران اعوجاج نور توسط اپتیک تطبیقی
این ابزار همچنین به اپتیک تطبیقی فوقالعادهای نیاز دارد تا اعوجاجهای ناشی از جو زمین را اصلاح کند. جریانهای هوا و تغییرات دما دائماً نور ستارهها را خمیده و محو میکنند – همان پدیدهای که باعث میشود ستارهها به نظر چشمک بزنند. برای کار دقیق مانند تشخیص سیارات فراخورشیدی، این اعوجاجها باید در زمان واقعی اصلاح شوند. تیم RISTRETTO چندین مؤلفه از این سیستم را در رصدخانه Haute-Provence در فرانسه در ماه اکتبر با موفقیت آزمایش کرد.
شبیهسازی عملکرد کامل ابزار
با اتمام این آزمونهای فنی، پژوهشگران توانستند قابلیتهای ابزار کامل را با استفاده از شبیهسازیهای کامپیوتری مدلسازی کنند. آنها مشاهدات مصنوعی از پروکسیما قنطورس و سیارهاش را به شبیهساز دادند تا ببینند آیا RISTRETTO میتواند سیگنال سیاره را تشخیص دهد یا خیر. نتایج فراتر از انتظار بود. تنها با ۵۵ ساعت زمان مشاهده روی تلسکوپ بسیار بزرگ، ابزار قادر است پروکسیما بی را تشخیص دهد. با ۸۵ ساعت مشاهده، احتمالاً میتواند نشانههای اکسیژن یا آب در جو سیاره را شناسایی کند.
اهمیت تشخیص اکسیژن و آب
این قابلیت آخر اهمیت زیادی دارد. پروکسیما بی در «کمربند حیات» ستارهاش قرار دارد، منطقهای که دما ممکن است اجازه وجود آب مایع روی سطح سیاره را بدهد. این جهان تقریباً به اندازه زمین است و میزان نور دریافتی آن مشابه نوری است که زمین از خورشید دریافت میکند. اینکه آیا واقعاً آب دارد، جو خود را حفظ کرده یا میزبان هر گونه حیات است، همچنان کاملاً ناشناخته باقی مانده است. RISTRETTO به تمامی این سوالات پاسخ نخواهد داد، اما تشخیص اکسیژن یا بخار آب در جو، گامی مهم در مسیر شناخت این سیاره خواهد بود.
پشتیبانی مالی و آینده پروژه
این پروژه سال جاری با حمایت مالی شرکت ساعتسازی سوئیسی «سواچ» آغاز شد و هدف آن نصب روی تلسکوپ بسیار بزرگ تا سال ۲۰۳۰ است. فراتر از مطالعه پروکسیما بی، RISTRETTO به عنوان یک بستر آزمایشی برای تکنیکهایی عمل خواهد کرد که در نهایت روی ابزارهای نسل دوم تلسکوپ فوقالعاده بزرگ (Extremely Large Telescope) در شیلی به کار گرفته خواهند شد. این تلسکوپ عظیم ۳۹ متری توانایی مطالعه سیارات فراخورشیدی اطراف ستارههای دورتر را خواهد داشت، اما درسهای آموخته شده از مطالعه نزدیکترین همسایه ما برای طراحی این ابزارهای آینده بسیار ارزشمند خواهند بود.