تلسکوپ فضایی جیمز وب به دنبال حیات در سیارات منظومه تراپیست-۱

به نظر می رسد، تلسکوپ فضایی جیمز وب که قرار است در آینده‌ای نزدیک راه اندازی شود، نقش بسیار مهمی را ایفا کند. آژانس ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده آمریکا، ناسا چهارشنبه گذشته در کنفرانسی از کشف هفت سیاره فراخورشیدی به اندازه زمین در فاصله 40 سال نوری با ما خبر داد. چنین کشفی با وجود ویژگی های این سیارات و همچنین فاصله 40 سال نوری بسیار کشف چشمگیری به نظر می‌رسد؛ اما واقعیت این است که 40 سال نوری هم فاصله زیادی محسوب می‌شود.

در واقع با وجود تکنولوژی های فعلی، ما در زمانی نزدیک، قادر به دست یافتن به این سیارات فراخورشیدی واقع در منظومه تراپیست-۱ نخواهیم بود. این بدان معناست که طی دهه‌های آینده، ابزارهای علمی پیشرفته نزدیک زمین، امکان بیشتری برای اکتشاف این سیارات خواهند داشت. در این بین، تلسکوپ فضایی جیمز وب نقش بسیار مهمی را ایفا خواهد کرد.

بنابراین پس از راه اندازی این تلسکوپ فوق پیشرفته در سال آینده، چه انتظاری می‌توانیم از آن داشته باشیم؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب تقریبا دو دهه است که مراحل ساخت و طراحی خود را سپری می کند. تلسکوپ جیمز وب، به اندازه یک زمین تنیس است و بزرگترین تلسکوپ فضایی ساخته بشر محسوب می شود. این تلسکوپ که 100 برابر قوی‌تر از تلسکوپ فضایی هابل بوده، قرار است در سال 2018 در مدار زمین قرار گیرد.

تلسکوپ جیمز وب دارای ظرفیت نوری هفت برابر هابل است، در واقع گفته می شود، این تلسکوپ به قدری حساس و دقیق است که امکان مشاهده و رصد، یک کرم شب تاب در فاصله یک میلیون کیلومتری را دارد.

ستاره شناسان می‌خواهند، از توانایی‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب، برای اهداف فوق العاده هیجان انگیز، از جمله بازگشت به بیش از 13.5 میلیارد سال قبل و گشودن اسرار جهان اولیه، اکتشاف کهکشان‌ها و ستارگان و همچنین مطالعه جو سیارات فراخورشیدی (سیاراتی که خارج از منظومه شمسی قرار دارند) استفاده کنند.

آدام برگسر، استاد فیزیک نجومی در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو و یکی از محققان مطالعه ای که در کنفرانس روز چهارشنبه ارائه شد، می گوید؛ با کشف منظومه تراپیست-۱، این منظومه در صدر اهداف علمی دانشمندان و اخترشناسان قرار خواهد گرفت.

وی در این مورد می گوید: “حدس می‌زنم، منظومه تراپیست-۱ یکی از نخستین اهداف تلسکوپ فضایی جیمز وب باشد. می دانم چند تن از دانشمندان تیم ماموریت (تلسکوپ جیمز وب) که به ساخت و آزمایش دوربین های تلسکوپ کمک کرده اند، مشتاق اند؛ اهرم های خود را به سوی این منظموه هیجان انگیز متمایل کنند.”

به نظر می رسد، کاترین دیک، یکی دیگر از محققان این مطالعه از دانشگاه کال‌تک (موسسه تحقیقاتی که آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا یکی از زیر مجموعه های آن به حساب می آید)، در این مورد اطمینان بیشتری دارد. وی می گوید که منظومه تراپیست-۱به عنوان یک هدف علمی، بسیار معقول است.

او می‌گوید: “یکی از اولویت‌های تحقیقاتی بزرگ تلسکوپ فضایی جیمز وب، تشریح و اکتشاف جو سیاراتی به اندازه زمین و منظومه تراپیست-۱ با هفت سیاره به اندازه زمین – که سه مورد آن در ناحیه قابل سکونت واقع شده اند- است. این منظومه هدف بسیار عالی محسوب می‌شود.”

مسئله ترانزیت

یکی از مشکلات اساسی در مطالعه سیارات فراخورشیدی، نور بسیار زیاد ستاره های میزبان این سیارات است. به این ترتیب، تقریبا ثبت تصویری مستقیم از این سیارات فراخورشیدی غیرممکن است. در عوض، این سیارات تنها از طریق ترانزیت یا گذر، قابل رصد هستند. در واقع، زمانی که جرم کوچکتری از مقابل جرم کیهانی بزرگتری گذر می کند، چند تلسکوپ امکان مشاهده این پدیده را از نقاط مختلف خواهند داشت.

ستاره منظومه تراپیست-۱، ستاره میزبان این منظومه، ستاره کوتوله فراسردی (ستاره ای کم نور و کوچک تقریبا به اندازه سیاره مشتری) محسوب می‌شود، با این وجود، این کم نوری هم نمی‌تواند، امکان ثبت تصاویر مستقیم از سیاره های این منظومه را فراهم کند.

آیا ما در جهان تنها هستیم؟

برگسر می گوید: “این سیارات به حدی به ستاره میزبان خود نزدیک هستند که با وجود تلسکوپ فضایی جیمز وب، بازهم باید به روش ترانزیت متکی باشیم. با این وجود، تلسکوپ جیمز وب، نه تنها به ما اجازه جستجوی نور این سیارات را می دهد، بلکه امکان اندازه گیری دما و ترکیب شیمیایی جو این سیارات را با جزئیات بسیار فراهم می‌کند؛ چیزی که از ملزومات جستجو برای حیات است.”

این تکنیک طیف سنجی، ترانزیت نام دارد و یکی از روش های اصلی تلسکوپ جیمز وب برای مطالعه اتمسفر سیارات منظومه تراپیست-۱محسوب می‌شود.دیک در این مورد توضیح می دهد:

هنگامی که یک سیاره از مقابل ستاره‌ای عبور می‌کند، نور ستاره را مسدود می‌کند و سیاره ای بزرگتر، امکان مسدود کردن نور بیشتر را دارد. اگر سیاره ای دارای جو باشد، جو این سیاره در حال گذر را به اندازه هسته سنگی آن گسترده می‌کند. به این ترتیب، سیارات دارای جو، نور را مسدود می‌کنند. در مقابل، می توان این مورد را با سیارات سنگی که دارای جو نیستند، مقایسه کرد.

نکته کلیدی در این مورد، این است که تنها نورهایی با رنگ‌ها و طول موج‌های خاصی از نور که مولکول های خاصی در جو را تحریک می کنند، قابل رصد هستند. تلسکوپ فضایی جیمز وب، ستاره میزبان را با فیلترهای مختلفی رصد می کند. از جمله، جداسازی رنگ‌های خاصی از نور ساطع شده از ستاره. زمانی که گذر (ترانزیت) روی می‌دهد، میزان رنگ‌های خاصی از نور ستاره که توسط سیاره (در حال گذر) مسدود می‌شوند، در هر فیلتر متفاوت خواهند بود. این میزان به مولکول های موجود در جو و دیگر ویژگی‌های جو بستگی دارد. “

نور و حیات

بررسی و اسکن نورهای مولکول های جو، می‌تواند اسرار مختلفی در مورد سیارات منظومه تراپیست-۱ از جمله، نشانه هایی از وجود حیات را آشکار کند. برگسر در این مورد توضیح می دهد:

با گسترش این نور همچون رنگین کمان، ما می‌توانیم به دنبال نشانه‌هایی از مولکول ها و اتم‌های موجود در جو، از جمله، اکسیژن، متان و بخار آب، هر گونه نشانه احتمالی حیات بگردیم. تلسکوپ فضایی جیمز وب همچنین می‌تواند، برای اندازه گیری نور ساطع شده از سیاره در هنگام گذر از پشت ستاره میزبان مورد استفاده قرار گیرد. این پدیده “سایه افکنی ثانویه” نام دارد. این پدیده، احتمالا به ما اجازه مطالعه سطوح این سیارات را خواهد داد.

با وجودی که تلسکوپ فضایی جیمز وب، یکی از برترین ابزارهای تحقیقاتی برای رصد سیارات فراخورشیدی در دهه های آینده خواهد بود؛ اما این تلسکوپ تنها یکی از ابزارهایی است که برای جستجوی نشانه های حیات در اختیار اخترشناسان است. به عنوان مثال، تلسکوپ بزرگ ماژلان، دارای قابلیتی 15 برابر تلسکوپ جیمز وب است و از اواسط دهه 2020 در صحرای آتاکامی شیلی آغاز به کار خواهد کرد.

علاوه بر این تلسکوپ، با وجود تلسکوپ های بزرگتر و همچنین دیگر تکنولوژی هایی که در آینده ابداع خواهند شد؛ بدون رفتن به منظومه تراپیست-1، ما تا چه میزان امکان بررسی و مطالعه این منظومه و سیارات آن را خواهیم داشت؟ برگسر در این مورد می‌گوید:

خیلی زیاد، علاوه بر اندازه گیری هایی که از اتمسفر و سطح این سیارات صورت می گیرد، ما اندازه گیری‌هایی را پیش از این از جرم این سیارات البته با وجود ابزارهای دقیق تر و تلسکوپ‌های بزرگتری انجام داده ایم. می‌توانیم سنجش های خود را با اندازه گیری میانگین چگالی بهبود بخشیم. داده هایی که به ما اجازه می‌دهند، بدانیم که این سیارات آیا عمدتا همچون زمین سنگی و یا ترکیبی از سنگ و یخ همچون قمر سیاره مشتری، گانیمد هستند. این امکان هم وجود دارد که یکی از این سیارات دارای قمر باشد که ممکن است، با استفاده از ترانزیت های دقیق‌تر آشکار شود.

و البته همانطوری که برگسر توضیح می دهد، کشفیاتی که در منظومه تراپیست-۱ صورت گرفته، ممکن است به همان میزان کشف هایی که صورت نگرفته، برای پاسخ به سوالات کلیدی ما پر اهمیت باشند.

وی توضیح می دهد: “ما همچنین به دنبال شواهدی هستیم که ممکن است، این سیارات به دلیل بادهای مغناطیسی ناشی از ستاره میزبان خود، جو سیاره ای خود را از دست داده باشند. این مورد، برای تشخیص میزان آبی که این سیارات قادر به حفظ آن در سطح خود هستند، مهم است.”

برگسر در ادامه می گوید: “و البته سوال بزرگ، خود حیات است. آیا حیات در هر کدام از این سیارات به وجود آمده است؟ آیا این سیارات سکونت پذیر هستند؟ تمامی این اندازه گیری هایی که ذکر کردم، می توانند، جزئی از پاسخ این سوال بزرگ باشند.”

.

منبع: newatlas