تلسکوپ فضایی جیمز وب به شکار سیاره‌های فراخورشیدی سنگی می‌رود

وقتی طرح تلسکوپ فضایی جیمز وب برای اولین‌بار ارائه شد، سیاره‌های فراخورشیدی هنوز کشف نشده بودند. حالا این رصدخانه‌ی فضایی داده‌های مهمی درباره‌ی سیاره‌های فراخورشیدی به‌ویژه سیاره‌های کوچک به ارمغان خواهد آورد.

تلسکوپ جیمز وب از زمان پرتاب در دسامبر ۲۰۲۱، جوّ سیاره‌های فراخورشیدی در ابعاد مشتری را بررسی کرد؛ سیاره‌هایی که در فاصله‌ی نزدیکی از ستاره‌های خود قرار دارند. این دنیاها جذاب هستند؛ اما مکان امیدوارکننده‌ای برای جست‌وجوی علائم حیات به‌شمار نمی‌روند. به‌گزارش ساینس‌نیوز و اولین کنفرانس نتایج علمی جیمز وب در ۱۳ و ۱۴ دسامبر سال جاری، این تلسکوپ حالا با نگاهی گذرا جوّ سیاره‌های فراخورشیدی‌ای را بررسی می‌کند که شباهت بیشتری به زمین دارند. بدین‌ترتیب، جیمز وب دنیاهای سنگی جدید را نیز جست‌وجو خواهد کرد.

برداشت‌های اولیه‌ی جیمز وب از دنیاهای دوردست اطلاعات زیادی را افشا نمی‌کنند؛ اما پژوهشگران تحت‌تأثیر دید دقیق جیمز وب در طیف‌های فروسرخ قرار گرفتند که می‌تواند سیاره‌های کوچک‌تر فراخورشیدی را شناسایی کند. بیجورن بینک، ستاره‌شناس دانشگاه مونترال، دراین‌باره می‌گوید:

ما هنوز رصدهای کاملی انجام نداده‌ایم؛ اما بسیار هیجان‌زده‌ایم.

یکی از سیاره‌های کوچک هدف جیمز وب GJ 1214b نام دارد که ستاره‌شناسان را از زمان کشف در سال ۲۰۰۹ تحت‌تأثیر قرار داد. این سیاره از نوع زیرنپتونی است؛ یعنی اندازه‌ی آن بین سیاره‌ی سنگی مثل زمین و سیاره‌ی گازی مثل نپتون قرار دارد. الیزا کمپتون، ستاره‌شناس دانشگاه مریلند در کالج پارک می‌پرسد:

زیرنپتونی‌ها چیستند؟ این سیاره‌ها می‌توانند توپ‌هایی سنگی با جوّهای هلیومی و هیدروژنی یا حتی دنیاهای آبی باشند. هدف ما اندازه‌گیری جوّ آن‌ها و بررسی ترکیبشان است.

در گذشته، ستاره‌شناسان تلاش کردند با بررسی نور ستاره به ترکیب GJ 1214b پی ببرند؛ اما جوّ این سیاره بسیار ضخیم و مه‌آلود است و ستاره‌شناسان نمی‌توانند ترکیب داخلی آن را بررسی کنند؛ بنابراین، کمپتون و همکاران او به‌جای بررسی عبور سیاره از مقابل ستاره، از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای بررسی درخشش این سیاره استفاده کردند و این روش نتیجه‌بخش بود. پس از ۳۸ ساعت رصد، پژوهشگران درخشش مادون قرمزی سیاره را کشف کردند.

گفتنی است هنوز به کارهای بیشتری در این زمینه نیاز است؛ اما داده‌های اولیه نشان می‌دهند سیاره‌‌ی یادشده مقدار زیادی مؤلفه‌ی شیمیایی دارد که احتمالاً آب و متان را هم دربر می‌گیرد. این سیاره نیز غنی از عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم است. کمپتون بیان می‌کند:

هنوز نمی‌توانیم دقیقاً بگویم یک سیاره‌ی GJ 1214b چه ترکیبی دارد. این سیاره می‌تواند سیاره‌ای آبی یا گازی باشد که مقدار زیادی از عناصر سبکش را از دست داده است.

تلسکوپ جیمز وب منظومه‌ی TRAPPIST-1 را به‌طور اولیه بررسی کرده است. این منظومه‌ که در سال ۲۰۱۷ کشف شد، هفت سیاره در ابعاد زمین دارد که احتمالاً از نوع سنگی هستند. سه عدد از این سیاره‌ها احتمالاً دمای مناسبی برای جریان‌یافتن آب مایع سطحی دارند؛ به‌همین‌دلیل، به اهداف جذابی برای جیمز وب و دیگر تلسکوپ‌های جستجوگر حیات تبدیل می‌شوند.

درمقابل، TRAPPIST-1 ستاره‌ای کوچک از نوع کوتوله‌ی M یا کوتوله‌ی سرخ است. این نوع ستاره شراره‌های متلاطم و پرتوهای قوی را از خود منتشر می‌کند. سال‌هاست که ستاره‌شناسان درباره‌ی این موضوع بحث می‌کنند که سیاره‌های اطراف این ستاره‌ها برای حیات مناسب هستند یا این ستاره‌ها می‌توانند به نابودی جوّ سیاره‌های خود بینجامند. مرسدس لوپز مورالز، از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیتسونین در کمبریج می‌گوید:

اگر سیاره‌های TRAPPIST جوّی نداشته باشند، باید آن‌ها را کنار بگذاریم.

اولین چشم‌انداز جیمز وب از یکی از دنیاهای احتمالاً سکونت‌پذیر به نام TRAPPIST-1g علائم شفافی از جوّ این سیاره را نشان نداد؛ اما جیمز وب، تنها به‌مدت پنج ساعت این سیاره را زیر‌نظر گرفت. با رصدهای بیشتر جوّ سیاره در‌صورت وجود، کشف‌شدنی خواهد بود.

نتیجه‌ی جذابی است و احتمالاً اولین کشف سیاره‌ی فراخورشیدی در کارنامه‌ی جیمز وب به‌شمار می‌رود. سیاره‌ی یادشده هر دو روز در اطراف ستاره‌اش می‌چرخد؛ بنابراین، دمای سطح آن تقریباً ۲۲۵ درجه‌ی سانتی‌گراد است و مناسب حیات نیست. این سیاره بیشتر به زهره‌ی فراخورشیدی شباهت دارد تا زمین.

پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند جیمز وب در کشف و شکار سیاره‌های فراخورشید عملکرد موفقی داشته باشد. به‌باور جان متر، اخترفیزیک‌دان مرکز پرواز فضایی گدارد ناسا، نتایج راه را برای رصدهای آینده هموار می‌سازند.