حداکثر چند دنیای سکونت‌پذیر می‌تواند در اطراف یک ستاره وجود داشته باشد؟
در دهه‌های گذشته بیش از ۴هزار سیاره‌ی فراخورشیدی تأیید و کشف شده است. ستارهشناسها به حقایق و اطلاعات زیادی درباره‌ی انواع سیاره‌های فراخورشیدی و شرایط متداول آن‌ها رسیده‌اند. برای مثال آن‌ها به درک بهتری از شرایط و احتمال سکونت‌پذیری سیاره‌ها رسیده‌اند.
طبق یافته‌ها، تعداد درخورتوجهی از سیاره‌های فراخورشیدی می‌توانند از حیات پشتیبانی کنند. این نتیجه‌ای است که گروهی از ستارهشناسها و دانشمندان سیاره‌ای به آن دست یافته‌اند. این گروه به بررسی اندازه‌ی احتمالی محدوده‌های سکونت‌پذیری (HZ) براساس طبقه‌بندی ستارهای می‌پردازند.
پژوهشگرها پس از بررسی تعداد زیادی از سیاره‌ها در محدوده‌های سکونت‌پذیر، به این نتیجه رسیدند: ستاره‌هایی که فاقد غول‌های گازی مشابه مشتری هستند، می‌توانند حداکثر هفت دنیای سکونت‌پذیر را در خود جای دهند.
پژوهش فوق به رهبری استفن کین، استاد اخترزیست‌شناسی دانشگاه کالیفرنیا ریورساید انجام شده است. او با گروهی از پژوهشگران دانشگاه برکلی کالیفرنیا، دانشگاه کویینزلند جنوبی، دانشگاه هاوایی، مؤسسهی فناوری کالیفرنیا (کلتک)، مرکز تحلیل و پردازش مادون قرمز کلتک (IPAC)، مرکز پژوهش‌های حیات کارل ساگان از مؤسسهی SETI در این زمینه همکاری کرده است.
کین برای پژوهش جدید از پژوهش قبلی خود درباره‌ی منظومه‌ی ستارهای TRAPPIST-1 کمک گرفته است. TRAPPIST-1، کوتوله‌ی سرخ از نوع M و دارای هفت سیاره‌ی سنگی است که سه سیاره در محدوده‌ی سکونت‌پذیر قرار دارند. این کشف به‌همراه اکتشاف دیگر سیاره‌های فراخورشیدی در سال‌های اخیر، باعث شد ستارهشناسها به حداکثر تعداد سیاره‌های سکونت‌پذیر در اطراف یک ستاره فکر کنند. به گفته‌ی کین:
کشف منظومه‌ی TRAPPIST-1 باعث شد بیشتر به این پرسش فکر کنم: چرا یک ستاره صرفا باید یک سیاره‌ی سکونت‌پذیر داشته باشد؟
کین و همکاران او برای پژوهش جدید خود، مدل جدیدی ساختند و در آن ستاره‌هایی با طبقه‌بندی‌های طیفی متفاوت و سیاره‌هایی با اندازه‌ها و مدارهای مختلف را جای دادند. طبقه‌بندی‌های ستارهای یکی از نکات کلیدی این پژوهش است؛ زیرا هرچقدر ستارهای درخشان‌تر، بزرگتر و داغ‌تر باشد، محدوده‌ی سکونت‌پذیر آن هم بزرگتر است درحالی‌که ستاره‌های کوچکتر و سردتر مثل خورشید یا کوتوله‌های سرخ، محدوده‌ی سکونت‌پذیر کوچکتری دارند.
کین و همکاران از الگوریتمی برای نیروهای گرانشی استفاده کردند. این الگوریتم به بررسی تأثیر مداری سیاره‌ها بر یکدیگر در طول چند میلیون سال کمک کرد. آن‌ها متوجه شدند ستاره‌های نوع O یا B و احتمالا ستاره‌های نوع A، می‌توانند میزبان چند سیاره‌ی سکونت‌پذیر باشند. درحالی‌که این محدوده برای ستاره‌های نوع G، K و M کوچکتر است.
درنتیجه برخی ستاره‌ها می‌توانند چند سیاره‌ی سنگی در محدوده‌ی سکونت‌پذیر خود داشته باشند و ستارهای مانند خورشید می‌تواند ۶ سیاره با آب مایع را در خود جای دهد؛ اما سیاره‌هایی که مدار دایره‌ای دارند نسبت به مدارهای نامنظم یا بیضی شرایط پایدارتری دارند؛ زیرا احتمال برخورد آن‌ها با اجرام دیگر اندک است.
یکی از پیش‌نیازهای دیگر برای وجود چند دنیای سکونت‌پذیر در یک منظومه، نبود سیاره‌های غول‌آسایی مثل مشتری در مدار ستاره است. کین می‌گوید:
وجود بیش از هفت سیاره باعث می‌شود مدار سیاره‌ها به یکدیگر نزدیک شود و یکدیگر را ناپایدار کنند. سیاره مشتری هم به دلیل جرم زیاد، تأثیر زیادی بر سکونت‌پذیری منظومه‌ی شمسی داشته است و مدارهای دیگر را مختل کرده است.
تاکنون ستارهشناسها موفق به شناسایی مجموعه‌ای از ستاره‌ها با چند سیاره در محدوده‌ی سکونت‌پذیر شده‌اند. یکی از این ستاره‌ها Beta CVn است که کین و همکاران او از آن به‌عنوان نمونه‌ای برای پژوهش جدید استفاده می‌کنند. این ستاره‌ی نوع G که در فاصله‌ی ۲۷.۵ سال نوری قرار دارد یکی از بهترین گزینه‌ها برای جست‌وجوی حیات فرازمینی است.
تاکنون هیچ سیاره‌ی فراخورشیدی در اطراف منظومه‌ی Beta CVn شناسایی نشده است؛ اما کین و همکاران این را نشانه‌ی خوبی بر نبود سیاره‌های شبه‌مشتری در مدار این ستاره می‌دانند. سیاره‌های غول‌آسای مشابه مشتری معمولا در فاصله‌ی دورتری از ستاره‌ها قرار دارند و کشف آن‌ها با روش گذار و ازطریق عکس‌برداری مستقیم یا ازطریق تأثیر گرانشی بر ستاره (روش سرعت شعاعی) نسبتا آسان است.
درنتیجه بتا سی وی ان، موقعیت خوبی برای بررسی و جست‌وجوی سیاره‌های متعدد در محدوده‌ی سکونت‌پذیر دارد. کین و همکاران او امیدوار هستند ستاره‌های بیشتری را پیدا کنند که دارای سیاره‌های کوچکتر هستند. توسعه‌ی تلسکوپ‌های فضایی نسل بعدی و همچنین رصدهای زمینی می‌توانند به توسعه‌ی چنین پژوهش‌هایی کمک کنند.
با بهبود حساسیت و دقت رصدخانه‌ها، پژوهش‌های آینده از مدل‌های جوی و شیمیایی جدید برای بررسی سیاره‌های فراخورشیدی استفاده خواهند کرد. همچنین رصدخانه‌ها به‌صورت مستقیم و ازطریق نور منعکس شده از جو این سیاره‌ها به جمع‌آوری طیف آن‌ها خواهند پرداخت. درنتیجه دانشمندان با پی‌بردن به ترکیب شیمیایی سیاره‌ها می‌توانند احتمال حیات در آن‌ها را تشخیص دهند. به‌گفته‌ی کین، این پژوهش نه‌تنها به جست‌وجوی حیات کمک می‌کند، بلکه به درک سکونت‌پذیر زمین و تغییر و تکامل آن هم کمک خواهد کرد. او می‌افزاید:
اگرچه می‌دانیم زمین در بخش زیادی از تاریخ خود، سکونت‌پذیر بوده است، هنوز پرسش‌های زیادی درباره‌ی چگونگی تکامل آن و عوامل اصلی این تغییرات باقی مانده است. با اندازه‌گیری ویژگی سیاره‌های فراخورشیدی که تکاملی مشابه سیاره‌ی خودمان دارند، می‌توانیم به پیش‌نمایشی از گذشته و آینده‌ی زمین برسیم و اقدامات لازم را برای حفظ سکونت‌پذیری زمین انجام دهیم.
پژوهش فوق نشان می‌دهد منظومه‌هایی مانند منظومه‌ی شمسی که تنها دارای یک سیاره‌ی سکونت‌پذیرند کمتر رایج هستند. همچنین ممکن است مجموعه‌ای از سیاره‌ها و منظومه‌‌های فراسکونت‌پذیر وجود داشته باشند. با توجه به نتایج به دست آمده، نه‌تنها جست‌وجوی حیات آسان‌تر می‌شود بلکه احتمال حیات و هوش پیشرفته هم به شکل چشم‌گیری افزایش می‌یابد.
نظرات