کشف دومین سیاره زمین‌مانند در منظومه‌ای شگفت‌انگیز

TESS، فضاپیمای یابنده‌ی سیاره‌های فراخورشیدی ناسا دومین سیاره‌ی هم‌اندازه با زمین را در یک منظومه‌ی ستاره‌ای کشف کرد. احتمالاً این سیاره قابلیت حفظ آب مایع را دارد.

ماهواره‌ی نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران (TESS) در آوریل ۲۰۱۸ پرتاب شد؛ از آن زمان این ماهواره نزدیک به ۲۸۵ سیاره‌ی فراخورشیدی و بیش از ۶۰۰۰ کاندید سیاره‌ای را کشف کرده است. یکی از جذاب‌ترین سیاره‌های تأییدشده دنیایی به نام TOI 700 d است. این سیاره‌ی تقریبا هم‌اندازه با زمین در کمربند حیات ستاره‌ی خود قرار دارد.

حالا دانشمندان تأیید کردند که این سیاره دارای همسایه‌‌ی جذاب دیگری است. این کشف به لطف هشدار TESS در اکتبر ۲۰۲۱ حاصل شد که خبر از کشفی جذاب می‌داد. امیلی گیلبرت، ستاره‌شناس آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا در گفتگو با Space.com از این کشف هیجان‌انگیز گفت: «وقتی برای اولین بار به این سیاره نگاه کردیم از خود پرسیدیم آیا این واقعی است؟ بسیار هیجان‌زده بودم. این کشف درست روز قبل از تولدم اتفاق افتاد.» گیلبرت و همکارانش پژوهش خود را در دویست و چهل و یکمین نشست انجمن نجوم آمریکا در سیاتل ارائه دادند.

TESS سیاره‌ها را درطول یک ماه خیره شدن به ستاره‌ها کشف می‌کند و در این یک ماه نوسان‌های کوچک درخشش می‌توانند نشان‌دهنده‌ی عبور سیاره بین ستاره و تلسکوپ باشند. ستاره‌شناس‌ها بر اساس این نوسان‌های نوری می‌توانند اندازه‌ی سیاره و مدار آن را تخمین بزنند.

گیلبرت و همکاران او در سال ۲۰۲۰ گزارش کشف سه سیاره در اطراف ستاره‌ای کوچک به نام TOI 700 را منتشر کردند (TOI مخفف شیء جالب توجه TESS است) که در فاصله‌ی ۱۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد. این ستاره از نوع کوتوله‌ی سرخ است اما برخلاف بسیاری از همتایان خود بسیار آرام است و اثری از نوسان‌های شدید و ناگهانی فعالیت که باعث نابودی حیات در سیاره‌های مجاور می‌شوند، در آن دیده نمی‌شود. به گفته‌ی گیلبرت، در یک مجموعه‌ی داده‌ای دو ساله و کامل از TESS، اثری از شراره‌های ستاره‌ای دیده نشدند.

دو عدد از سه سیاره‌ای که TESS در مدار نزدیک به ستاره‌ی TOI 700 کشف کرده است شباهت زیادی به زمین دارند اما دنیای موسوم به TOI 700 d هم بسیار جالب‌توجه است. این جهان ۲۰ درصد بزرگ‌تر از زمین است و هر ۳۷ روز زمینی مدار ستاره‌ی خود را کامل می‌کند و به‌این‌ترتیب در کمربند حیات قرار می‌گیرد. کمربند حیات به نقطه‌ای از مدار ستاره گفته می‌شود که امکان جاری شدن آب مایع سطحی در آن وجود دارد.

دانشمندان منظومه‌ی TOI 700 را با منظومه‌ی TRAPPIST-1 مقایسه می‌کنند که با هفت سیاره‌ در ابعاد زمین در فاصله‌ی ۳۹/۵ سال نوری از ما قرار دارد. به گفته‌ی گیلبرت این مقایسه جذاب است اما ادامه‌ی بررسی TOI 700 بسیار ساده‌تر خواهد بود زیرا ستاره‌ی TRAPPIST-1 فعال‌تر و کم‌نورتر است. همچنین این منظومه بسیار فشرده است و تمام سیاره‌های آن در فاصله‌ی نزدیکی از یکدیگر قرار دارند.

حالا گیلبرت و همکاران او می‌گویند TOI 700 d دارای یک همزاد است. این سیاره که TOI 700 e خوانده می‌شود به‌طور کامل در منطقه‌ی کمربند حیات قرار ندارد اما تعریف کمربند حیات متغیر است. برای مثال سیاره‌های زهره و مریخ هر دو زمانی میزبان آب مایع سطحی بودند به همین دلیل برخی ستاره‌شناس‌ها یک کمربند حیات خوش‌بینانه را برای TOI 700 e پیشنهاد دادند.

بر اساس تخمین پژوهشگرها، اندازه‌ی سیاره‌ی TOI 700 e تقریبا ۹۵ درصد زمین است بنابراین احتمالاً سیاره‌ای سنگی است و هر ۲۸ روز زمینی مدار ستاره‌ی خود را کامل می‌کند. در نتیجه بین سیاره‌های TOI 700 c و d قرار می‌گیرد. این دنیای جدید احتمالاً دارای قفل کشندی است یعنی همیشه یک نیمه‌ی آن به سمت ستاره‌اش قرار دارد. گیلبرت می‌گوید این ویژگی‌ها حداکثر اطلاعاتی هستند که صرفاً از داده‌های TESS به دست آمدند و در کمپین‌های رصد آینده اخبار هیجان‌انگیزی را خواهیم شنید.

TESS مجدداً بیش از یک هفته به منظومه‌ی TOI 700 چشم خواهد دوخت. پژوهشگرها همچنین از ابزارهای کمکی دیگری برای بررسی این منظومه استفاده می‌کنند. گیلبرت در حال حاضر با ابزار طیف‌سنج ESPRESSO از تلسکوپ بسیار بزرگ در شیلی (VLT) این منظومه را رصد می‌کند که برای شناسایی مشخصات سیاره‌های فراخورشیدی شبیه به زمین طراحی شده است.

پژوهشگرها امیدوارند رصدهای ESPRESSO راه را برای تعیین جرم هر چهار سیاره‌ی این منظومه‌ی ستاره‌ای هموار کند و یکی از همکاران هم از تلسکوپ فضایی هابل برای تخمین پرتوهای فرابنفش این ستاره استفاده خواهد کرد. این اطلاعات به ترسیم مدل‌های اقلیمی سیاره‌ها کمک می‌کنند.

گرچه تلسکوپ فضایی جیمز وب، قابلیت خود را در استخراج ویژگی‌های جوی یک سیاره‌ی فراخورشیدی ثابت کرد، این مهارت برای TOI 700 d یا e به کار نخواهد رفت؛ زیرا تحلیل جوی هر دو سیاره با توجه به‌اندازه‌ی کوچک آن‌ها مدت‌ها به طول خواهد انجامید. بااین‌حال جیمز وب شاید بتواند سیاره‌ی بزرگ‌تری مثل TOI 700 b را بررسی کند.

به باور گیلبرت یافته‌ی جدید ارزش تمدید مأموریت TESS را ثابت می‌کند. در ابتدا قرار بود این فضاپیما دو سال فعالیت کند اما مأموریت آن از سپتامبر ۲۰۲۲ تمدید شد و تا اکتبر ۲۰۲۴ ادامه خواهد یافت. موقعیت TOI 700 به‌گونه‌ای است که TESS به‌صورت پیوسته در بررسی آسمان جنوبی آن را رصد خواهد کرد. گیلبرت و همکاران او باید رصدهای ۱۴ گذار مختلف TOI 700 e را برای تأیید سیگنال ترکیب کنند. بن هورد، کاندید دکترای دانشگاه مریلند و پژوهشگر مرکز پرواز فضایی گدارد ناسا معتقد است:

اگر ستاره کمی به سیاره‌‌ی خود نزدیک‌تر بود یا سیاره کمی بزرگ‌تر بود می‌توانستیم TOI 700 e را در سال اول داده‌های TESS شناسایی کنیم؛ اما سیگنال به‌قدری ضعیف بود که به یک سال دیگر رصدهای گذران برای شناسایی آن نیاز داشتیم.