آیا ما به زودی شاهد سیارات فراخورشیدی قابل سکونت بیشتری خواهیم بود؟

محققان دانشگاه UC سانتا باربارا در حال کمک به توسعه فناوری جدیدی برای تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی قابل سکونت هستند.

از آنجا که ستارگان بسیار روشنتر از سیارات خود هستند، ما به سختی می‌توانیم سیارات فراخورشیدی را مشاهده کنیم. اکنون یک فناوری جدید باعث شده است که امکان تصویربرداری مستقیم از این سیارات فراخورشیدی قابل سکونت ارائه شود.

یک آشکارساز فوتونی 10000 پیکسلی MKID ، بخشی از فناوری جدید در حال توسعه برای کمک به تصویربرداری مستقیم از سیارات فراخورشیدی. تصویر Ben Mazin/ UC Santa Barbara

تا کنون بیش از 4000 سیاره فراخورشیدی – سیارات در مدار ستاره‌های دیگر کشف شده‌اند و هزاران مورد دیگر نیز در آینده نزدیک انتظار می‌رود که کشف شوند. این جهانها بسیار دور هستند و فقط تعداد معدودی از آنها تا به امروز در تصاویر مشاهده شده‌اند. مواردی که ما دیده‌ایم، مانند نقاط ریز در کنار ستاره‌هایشان به نظر می‌رسند. اما اکنون فناوری جدید برای تصویربرداری از سیارات فراخورشیدی توسط UC Santa Barbara و بنیاد Heising-Simons ساخته شده است. برخی از این سیارات ممکن است به طور بالقوه قابل سکونت باشند و آنها را به عنوان مهیج‌ترین اهداف برای تصویربرداری مستقیم تبدیل کند.

این اخبار امیدوارکننده توسط UC Santa Barbara در 18 مارس 2020 اعلام شد.

روشهای مختلفی برای یافتن سیارات فراخورشیدی وجود دارد. اکثر سیارات فراخورشیدی توسط اثرات گرانشی ناچیز آنها بر روی ستاره‌هایشان یا با اندازه‌گیری میزان نوری که هنگام عبور از جلوی ستاره‌هایشان سد می‌کنند، پیدا شده‌اند. حتی پس از آن، این یک کار دشوار و پر دردسر است. تاکنون، بیشتر سیارات یافت شده غول‌هایی مانند مشتری، کیوان، اورانوس یا نپتون بوده‌اند که به ستاره‌هایشان نزدیک هستند و کشف آنها ساده‌تر می‌باشد. می‌توان سیارات بزرگتر را در مقایسه با سیارات کوچکتر به سادگی ‌پیدا کرد. فقط اخیراً ما شروع به یافتن دنیاهای سنگی کوچکتری کرده‌ایم به خصوص آنهایی که در مناطق قابل سکونت ستاره‌هایشان هستند. منطقه قابل سکونت جایی است که درجه حرارت می‌تواند اجازه دهد آب مایع روی سطوح سیاره‌ای وجود داشته باشد، اگرچه به هیچ وجه تضمینی ندارد که دارای حیات باشند. در مقایسه با ستارگان، سیارات به قدری كوچك و ضعیف هستند كه نور آنها توسط تابش ستاره‌ها از بین می‌رود.

دانشمندان واقعاً می‌خواهند قدرت عکسبرداری از سیارات فراخورشیدی به طور مستقیم می‌باشد. نه فقط سیارات بزرگتر بلکه به ویژه مواردی که در مناطق قابل سکونت ستارگانشان، هم‌اندازه زمین هستند. همانطور که بنیامین مازین ، که آزمایشگاه او بخشی از تلاش UC سانتا باربارا است، در بیانیه‌ای گفت:

به خاطر روش عکسبرداری غیرمستقیم، نمونه‌های بسیار کمی از سیارات کشف شده مانند زمین وجود دارد.

تصویر هنری از Kepler-186f ، اولین سیاره فراخورشیدی هم‌اندازه زمین که در حال گردش در منطقه قابل سکونت ستاره خود است. فن‌آوری جدیدی که در حال توسعه است، می‌تواند دانشمندان را قادر سازد که در نهایت به طور مستقیم برخی از این جهانها را تصویربرداری کنند و تعیین کنند که آیا آنها واقعاً قابل سکونت هستند یا خیر. تصویر از  NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle / Phys.org.

چقدر جالب خواهد بود که سرانجام دنیاهایی را ببینید که ممکن است از جهاتی شبیه زمین باشند؟

اما دیدن آنها تنها بخشی از اهمیت این مسئله است. با انجام این کار، محققان می‌توانند به راحتی نور این جهان‌ها را تجزیه و تحلیل کرده و به جستجوی مواد بیوشیمیایی احتمالی در اتمسفر آنها بپردازند، گازهایی که می‌توانند توسط حیات تولید شوند مانند اکسیژن یا متان. مازین گفت:

اندازه‌گیری ترکیب اتمسفری سیارات فراخورشیدی سنگی برای استفاده از مواد زیستی، یک روش جدید مشاهده است.

Beta Pictoris b یکی از معدود سیاراتی است که دانشمندان تاکنون توانسته‌اند از آنها عکس بگیرند. این سری از تصاویر از تلسکوپ بسیار بزرگ ESO (VLT) آن را در حال گردش به دور ستاره خود نشان می‌دهد. Beta Pictoris b هنوز یک سیاره جوان و داغ است که تصویربرداری مستقیم را آسانتر می کند. تصویر از  ESO/ Lagrange/ SPHERE consortium.

دانشمندان می‌توانند ترکیب شیمیایی اتمسفر سیاره را با استفاده از طیف‌سنجی اندازه‌گیری کنند. به این ترتیب، نوری که از اتسمفر سیاره عبور می‌کند می‌تواند به رنگهای مجزای آن شکسته شود. رنگ‌های مختلف نشان می‌دهد چه نوع ماده شیمیایی در اتمسفر وجود دارد. قبلاً این کار تا حدودی فقط برای سیارات غول پیکر انجام شده است. داشتن تصاویر واقعی از سیارات فراخورشیدی، مطالعه آنها را آسانتر می‌کند. مازین گفت:

گرفتن عکس از منظومه شمسی در این نزدیکی، یکی از چالش‌برانگیزترین کارهایی است که ما در علم نجوم انجام می‌دهیم (عمدتاً به دلیل وجود اتمسفر زمین). مثل این است که سعی کنید از بارش باران بر روی شیشه جلوی اتومبیل عکس بگیرید.

در حالی که می‌توان از این فناوری برای انواع سیارات مختلف استفاده کرد، هدف اصلی این است که بتوانیم سیارات ‌هم‌اندازه زمین را با شرایط معتدل توصیف کنیم که قابل سکونت باشد. ما در حال حاضر از تعداد فزاینده‌ای از این گونه جهان‌ها در مناطق قابل سکونت ستاره‌هایشان آگاهی داریم، اما سایر عوامل می‌توانند روی سکونت احتمالی یک سیاره تأثیر بگذارند مانند: ترکیب اتمسفر، میزان اشعه دریافتی از ستاره خود ، میزان آب و غیره.

آزمایشگاه مازین تنها یکی از تیم‌های مختلف ستاره‌شناسان دانشگاهی است که بنیاد Heising-Simons روی آن سرمایه‌گذاری می‌کند.

یکی دیگر از فن‌آوری‌های کلیدی که توسط UC Santa Barbara ساخته شده است نوع جدیدی از ردیاب فوتون ابررسانا به نام ردیاب القایی جنبشی مایکروویو (MKID) است که با تلسکوپ Subaru 8 متری (26 فوت) در هاوایی یکپارچه شده است. این فناوری هم از بودجه بنیاد Heising-Simons برای توسعه الگوریتم‌های لازم برای پردازش داده استفاده می‌کند. مازین گفت:

احساس می‌کنم دیگر مشکل قانع‌کننده‌ای برای کار کردن وجود ندارد. یادگیری در مورد سیارات نزدیک، چیزهای زیادی راجع به خود و مکان ما در جهان می‌گوید.

تاکنون فقط تعداد معدودی از سیارات فراخورشیدی به طور مستقیم تصویربرداری شده‌اند، مانند سیاره غول پیکر جوان و داغ ، Beta Pictoris b ، . اما با این فن‌آوری جدید، دانشمندان اکنون باید بتوانند از بسیاری از دنیاهای دورتر عکس بگیرند. اگرچه آنها با توجه به مسافت‌های دور از ما، خیلی بیشتر از نقاط روشن به نظر نمی‌رسند، فقط دیدن و تجزیه و تحلیل بهتر اتمسفر آنها ، دستاورد بزرگی خواهد بود. سپس، ما یک قدم بزرگ برای یافتن دنیاهای قابل سکونت که ممکن است شبیه به دنیای ما باشد، خواهیم برداشت و شاید موفق به کشف اولین مدرک زندگی در یک منظومه شمسی بیگانه شویم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Will we soon see potentially habitable exoplanets more clearly?

Posted by Paul Scott Anderson in SPACE | March 27, 2020

https://earthsky.org/space/exoplanets-direct-imaging-potential-habitability