کشف مهم تلسکوپ TESS: نخستین جهان هم‌اندازه زمین در کمربند حیات

پژوهشگران روز دوشنبه اعلام کردند که ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران ناسا برای نخستین‌بار موفق شده است سیاره‌ای تقریبا هم‌اندازه‌ی زمین را در کمربند حیات ستاره‌ی میزبانش کشف کند. کمربند حیات به محدوده‌ای از فواصل مداری در منظومه‌ی یک ستاره گفته می‌شود که آب مایع می‌تواند به‌صورت پایدار روی سطح سیارات موجود باشد.

سیاره‌ی فراخورشیدی تازه‌کشف‌شده که TOI 700 d نامیده می‌شود، تنها در فاصله‌ی ۱۰۱/۵ سال نوری از زمین واقع شده است. به‌گفته‌ی دانشمندان این فاصله‌ی اندک، سیاره‌ی یادشده را به کاندیدای مناسبی برای مشاهدات بعدی توسط دیگر ابزارها تبدیل می‌کند. پل هرتز، مدیر واحد اخترفیزیک در مقر ناسا در واشنگتن در بیانیه‌ای گفت:

تس به‌طور ویژه به‌منظور یافتن سیاره‌های هم‌اندازه‌ی زمین که درحال چرخش به دور ستارگان نزدیک هستند، طراحی و پرتاب شد. سیارات واقع در اطراف ستارگان نزدیک را به آسانی می‌توان با تلسکوپ‌های بزرگ‌تر در فضا و روی زمین دنبال کرد. کشف TOI 700 d یافته‌ی علمی مهمی برای تس محسوب می‌شود.

تلسکوپ تس که در ماه آوریل ۲۰۱۸ پرتاب شد، با استفاده از روش گذری به شکار سیارات می‌پردازد. در این روش تلسکوپ با مشاهده‌ی افت‌های نوری در روشنایی ستارگان که براثر گذر سیاره‌ها از مقابل آن‌ها اتفاق می‌افتد، به‌وجود جهان‌های فراخورشیدی پی می‌برد. تلسکوپ فضایی کپلر ناسا که نزدیک به ۷۰ درصد از ۴ هزار سیاره‌ی فراخورشیدی شناخته‌شده را کشف کرده است، به‌نحوی بسیار مؤثر همین رویکرد را به‌کار می‌گرفت.

تصویری هنری از TOI 700 d، سیاره‌ی هم‌اندازه‌ی زمین واقع در کمربند حیات که ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران آن را کشف کرده است

تس سه سیاره‌ی مختلف را درحال چرخش به‌دور ستاره‌ی TOI 700 (مخفف جرم مورد نظر تس) کشف کرده است. این ستاره، کوتوله‌ای سرخ با ۴۰ درصد حجم، ۴۰ درصد قطر و ۵۰ درصد گرمای خورشید ما است. TOI 700 b که درونی‌ترین جهان محسوب می‌شود، تقریبا هم‌اندازه‌ی زمین است و مدارش را هر ۱۰ روز زمینی کامل می‌کند. سیاره‌ی مرکزی با نام TOI 700 c دو و نیم برابر سیاره‌ی ما است؛ بدین معنا که احتمالا مینی‌نپتونی گازی است و ۱۶ روز طول می‌کشد تا به‌دور ستاره‌اش بچرخد.

TOI 700 d، بیرونی‌ترین سیاره‌ی شناخته‌شده در منظومه‌ی TOI 700 و نمونه‌ای بسیار جالب‌توجه است. این جهان تقریبا ۲۰ درصد بزرگ‌تر از زمین است و هر ۳۷ روز یک‌بار مدارش را کامل می‌کند. به‌گفته‌ی اعضای تیم اکتشاف، انرژی دریافتی این سیاره‌ی بیگانه از ستاره‌اش در مقایسه با انرژی دریافتی زمین از خورشید ۸۶ درصد است و درنتیجه دست‌کم طبق تعریف سنتی کمربند حیات در این محدوده قرار می‌گیرد.

تمام هر سه سیاره ممکن است از منظر گرانشی به ستاره‌شان قفل شده باشند؛ بدین معنا که همانند وضعیت ماه نسبت به زمین، همیشه تنها یک طرفشان رو به ستاره است. با این حال، به‌گفته‌ی اخترشناسان‌ قفل گرانشی لزوما احتمال وجود حیات را روی یک سیاره‌ی فراخورشیدی منتفی نمی‌کند. علاوه بر این، امیلی گیلبرت، دانش‌آموخته‌ی دانشگاه شیکاگو و سرپرست تیم اکتشاف در بیانیه‌ای مشابه گفت:

با بررسی داده‌های ۱۱ ماهه، ما هیچ شراره‌ای از ستاره مشاهده نکردیم که این امر، احتمال سکونت‌پذیری TOI 700 d را افزایش می‌دهد و مدلسازی شرایط جوی و سطحی آن را آسان‌تر می‌کند.

کوتوله‌های سرخ معمولا بسیار فعال‌تر از خورشید هستند و درباره‌ی چگونگی سکونت‌پذیری احتمالی سیاره‌های آن‌ها بین دانشمندان بحث و گفتگوهایی جدی وجود دارد. به‌عنوان مثال، شعله‌ور بودن مکرر و شدید ستاره می‌تواند جو سیاره را از بین ببرد.

موقعیت سه سیاره‌ی فراخورشیدی منظومه‌ی TOI 700

تس تنها فضاپیمایی نیست که شواهدی از TOI 700 d رصد کرده است؛ تیم دیگری از پژوهشگران از تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا استفاده کردند تا وجود این سیاره‌ی بیگانه را تأیید کنند. جوزف رودریگز، اخترشناس در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین در ماساچوست در بیانیه‌ای مشابه گفت:

باتوجه به اهمیت این کشف – که نخستین سیاره هم‌اندازه‌ی زمین در کمربند حیات محسوب می‌شود – ما واقعا می‌خواستیم درکمان از این منظومه تا حد امکان عینی باشد. اسپیتزر دقیقا همان زمان که انتظار داشتیم، گذر TOI 700 d را رصد کرد. این تلسکوپ، ابزار تکمیلی بی‌نظیر و میراث مأموریتی است که به تأیید سیاره‌های منظومه‌ی تراپیست-۱ و شناسایی پنج جهان بیشتر کمک کرد.

تراپیست-۱، ستاره‌ای کوتوله در فاصله‌ی تنها ۴۰ سال نوری از زمین است و از هفت سیاره‌ی هم‌اندازه‌ی زمین پشتیبانی می‌کند که ظاهرا سه عدد از آن‌ها در کمربند حیات واقع شده‌اند. این منظومه، کاندیدایی اصلی برای رصد به‌دست تلسکوپ جیمز وب ناسا محسوب می‌شود که برای پرتاب در سال ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده است. به‌گفته‌ی دانشمندان، جیمز وب باید بتواند جو سیاره‌های تراپیست-۱ را با هدف یافتن گازهای احتمالی دارای ردپای حیات نظیر متان و اکسیژن کاوش کند.

ستاره‌ی TOI 700 در فاصله‌ای دورتر قرار دارد؛ اما همچنان به‌اندازه‌ای نزدیک است که بتوان آن را در آینده بیشتر بررسی کرد. دانشمندان امیدوارند از طریق مشاهداتی که به‌دست ابزارهای دیگر انجام خواهد شد، درباره‌ی این منظومه اطلاعات بیشتری به‌دست آورند.