فراخورشیدی ها: سیارههای همسایه دوردست
فراخورشیدی چیست و چگونه آن را پیدا میکنیم؟
فرض کنید در یک شهر بزرگ زندگی میکنید. خورشید و سیارههای سامانهی خورشیدی ما، مثل خانوادهی شما در یک خانه هستند. سیارههای فراخورشیدی، همسایههایی هستند که در خانههای دیگر (به دور ستارههای دیگر) زندگی میکنند. مشکل اینجاست که این ستارهها آنقدر دور هستند که حتی با قویترین تلسکوپها هم نمیتوانیم مستقیماً عکس واضحی از بیشتر این سیارهها بگیریم. پس اخترشناسان6 مثل یک کارآگاه، از روشهای غیرمستقیم و هوشمندانهای استفاده میکنند.
| نام روش | اصل کار (مثال ساده) | چه چیزهایی را نشان میدهد؟ |
|---|---|---|
| روش گذر (Transit) | مثل وقتی که یک مگس از جلوی چراغ مطالعه رد میشود و نور آن برای لحظهای کمفروغ میشود. سیاره با عبور از جلوی ستارهی مادر، مقدار کمی از نور آن را مسدود میکند. | اندازهی سیاره، مدت زمان چرخش آن به دور ستاره و گاهی جو7 آن. |
| روش سرعت شعاعی (Radial Velocity) | مانند دو اسکیتبازی که دستهای هم را گرفتهاند و میچرخند. گرانش سیاره باعث میشود ستارهی مادر هم کمی به آرامی «تلوتلو» بخورد. این حرکت، رنگ نور ستاره را کمی تغییر میدهد. | حداقل جرم سیاره و مدت زمان چرخش آن. |
| مستقیم (Direct Imaging) | مانند این است که بخواهید در نور چراغهای یک ورزشگاه شبانه، یک کرمچاله را که نزدیک چراغ پروژکتور است، ببینید. بسیار سخت است! | عکس واقعی از سیاره (برای سیارههای بسیار بزرگ و داغ و دور از ستاره). |
باغ وحش شگفتانگیز انواع سیارههای فراخورشیدی
سیارههای کشف شده آنقدر متنوع هستند که گاهی تصور آنها سخت است. بیایید آنها را با سیارههای آشنا در سامانهی خودمان مقایسه کنیم.
غولهای گازی داغ (Hot Jupiters): مثل مشتری هستند اما بسیار به ستارهی خود نزدیکاند. آنقدر نزدیک که دمای سطح آنها به صدها درجه سانتیگراد میرسد! تصور کنید مشتری آنقدر به خورشید نزدیک شود که یک دور چرخش آن به جای 12 سال، فقط چند روز طول بکشد.
سیارههای سنگی (زمینسان): مانند زمین، مریخ، ناهید و عطارد. جنس آنها از سنگ و فلز است. جستوجو برای یافتن سیارهای با اندازه و دمای مشابه زمین که در "منطقهی حیات"9 ستارهاش قرار دارد، مهمترین هدف اخترشناسان است. منطقهی حیات مانند فاصلهی مناسب از آتش است: نه آنقدر نزدیک که آب تبخیر شود، نه آنقدر دور که یخ بزند.
ابرزمینها (Super-Earths): این دسته، بین زمین و نپتون هستند. جرم آنها از زمین بیشتر است اما لزوماً شبیه زمین نیستند. ممکن است جهانهای اقیانوسی عظیم یا سیارههای کاملاً سنگی باشند.
رصدخانههای فضایی و مأموریتهای شکارچی سیاره
بسیاری از این کشفیات، مدیون مأموریتهای فضایی هستند. چرا تلسکوپهای فضایی؟ چون جو زمین مانند یک شیشهی کدر، دید را مختل میکند. تلسکوپ فضایی کپلر (پرتاب در سال 2009) مانند یک دوربین نگهبان، برای سالها به یک نقطه از آسمان خیره شد تا کاهش نور ستارهها را ثبت کند و هزاران سیاره را کشف کرد. تلسکوپ فضایی تس (پرتاب در سال 2018) هماکنون در حال بررسی کل آسمان است تا سیارههای اطراف درخشانترین ستارههای نزدیک به ما را پیدا کند. در آینده، تلسکوپهای قدرتمندتری مانند جیمز وب10 میتوانند با بررسی نور عبوری از جو فراخورشیدیها، به دنبال نشانههایی از گازهایی مانند اکسیژن، متان یا بخار آب — که میتوانند نشانهی حیات باشند — بگردند.
آزمایش فکری: طراحی یک سامانهی ستارهای
بیایید برای درک بهتر، یک مدل ساده بسازیم. یک لامپ را به عنوان ستاره در مرکز یک میز قرار دهید. حالا چند گوی با اندازههای مختلف (یک تیله، یک توپ پینگپنگ، یک توپ فوتبال) را به عنوان سیاره بردارید. اگر آنها را خیلی نزدیک به لامپ قرار دهید (منطقهی داغ)، توپ پینگپنگ (یک غول گازی) بسیار داغ خواهد شد. اگر تیله (سیارهی سنگی) را در فاصلهای مناسب قرار دهید که گرمای مطبوعی حس کند، آن منطقه، "منطقهی حیات" است. حالا سعی کنید در این فاصله، فقط با نگاه کردن به تغییرات نور لامپ (بدون دیدن خود گویها)، وجود تیله را تشخیص دهید! این همان چالش اخترشناسان است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاورقی
1 فراخورشیدی (Exoplanet یا Extrasolar Planet): سیارهای که در خارج از سامانهی خورشیدی ما به دور یک ستاره میچرخد.
2 گذر (Transit): هنگامی که از دید ناظر زمینی، سیاره از مقابل قرص ستارهی مادر خود عبور میکند و باعث کاهش جزئی در نور آن میشود.
3 سرعت شعاعی (Radial Velocity): روشی برای کشف سیارات با اندازهگیری تغییرات سرعت ستاره در خط دید ناظر، که ناشی از کشش گرانشی سیارهی همراه است.
4 غول گازی (Gas Giant): سیارهای عظیم که عمدتاً از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است، مانند مشتری و زحل در سامانهی ما.
5 سیارهی سنگی یا زمینسان (Terrestrial Planet): سیارهای با سطح سخت و سنگی، مانند زمین، مریخ، ناهید و عطارد.
6 اخترشناس (Astronomer): دانشمندی که به مطالعه اجرام آسمانی مانند ستارگان، سیارات و کهکشانها میپردازد.
7 جو (Atmosphere): لایهای از گازها که یک سیاره یا ستاره را احاطه کرده است.
8 تس (TESS): مخفف «ماهواره نقشهبردار فراخورشیدی گذران» (Transiting Exoplanet Survey Satellite)، تلسکوپ فضایی ناسا برای جستوجوی سیارات فراخورشیدی.
9 منطقهی حیات یا کمربند حیات (Habitable Zone یا Goldilocks Zone): محدودهای فاصلهای از یک ستاره که در آن دما نه زیاد سرد و نه زیاد گرم است و امکان وجود آب به صورت مایع بر سطح یک سیاره وجود دارد.
10 تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope - JWST): قدرتمندترین تلسکوپ فضایی ساخته شده که میتواند جو سیارات فراخورشیدی را با جزئیات بیسابقهای مطالعه کند.
11 امضای زیستی (Biosignature): هر نشانهای (معمولاً شیمیایی) که میتواند شاهدی بر وجود حیات در یک سیاره باشد، مانند مقادیر غیرمعمول اکسیژن و متان در جو.
