تلسکوپ جدید ناسا در کمین ۱۰۰ هزار سیاره ناشناخته

ناسا اعلام کرد تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) می‌تواند انقلابی تازه در جست‌وجوی سیارات فراخورشیدی ایجاد کند و با رصد حدود ۱۰۰ میلیون ستاره در کهکشان راه شیری بیش از ۱۰۰ هزار سیاره جدید را شناسایی کند؛ دستاوردی که می‌تواند درک دانشمندان از شکل‌گیری و تکامل سیارات را متحول سازد.

به گزارش ساینس دیلی، در حال حاضر نزدیک به ۶ هزار و ۳۰۰ سیاره فراخورشیدی (Exoplanet) توسط ماموریت‌های ناسا و سایر رصدخانه‌های جهان کشف شده‌اند، اما دانشمندان بر این باورند که تلسکوپ رومن به تنهایی قادر خواهد بود حدود ۱۰۰ هزار سیاره دیگر به این فهرست بیفزاید.

آنچه این ماموریت را متمایز می‌کند محدوده رصد آن است. بیشتر سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده تاکنون در همسایگی کیهانی منظومه شمسی کشف شده‌اند اما رومن مناطقی از کهکشان راه شیری را بررسی خواهد کرد که تاکنون کمتر مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.

الیزا کوئینتانا پژوهشگر سیارات فراخورشیدی در مرکز پرواز‌های فضایی گادرد ناسا در این‌باره گفت: کهکشان ما محیط‌های بسیار متنوعی را در خود جای داده است، اما تاکنون جست‌وجوی سیارات عمدتا به همسایگی منظومه شمسی محدود بوده است. رومن دامنه این جست‌و‌جو را به زیستگاه‌های مختلف کهکشانی گسترش خواهد داد و به ما کمک می‌کند بفهمیم فرایند شکل‌گیری سیارات در مناطق مختلف راه شیری چگونه تفاوت دارد.

رصد اعماق کهکشان برای یافتن دنیا‌های ناشناخته

بیشتر سیارات فراخورشیدی شناخته‌شده در فاصله چند هزار سال نوری از زمین قرار دارند، اما تلسکوپ رومن ستارگان ناحیه متراکم مرکز کهکشان و حتی بخش‌های دوردست سمت دیگر راه شیری را نیز بررسی خواهد کرد.

این تلسکوپ میلیون‌ها ستاره را به‌طور مداوم زیر نظر می‌گیرد و تغییرات بسیار جزئی در روشنایی آنها را ثبت می‌کند. دانشمندان برای کشف سیارات از دو روش اصلی استفاده خواهند کرد:

روش گذر (Transit): در این روش زمانی که سیاره از مقابل ستاره مادر خود عبور می‌کند، کاهش اندکی در نور ستاره ایجاد می‌شود که توسط تلسکوپ قابل تشخیص است.

روش ریزهمگرایی گرانشی (Microlensing): در این روش میدان گرانشی یک ستاره و سیارات اطراف آن باعث تقویت موقت نور ستاره‌ای دورتر می‌شود و دانشمندان از این تغییر روشنایی برای شناسایی سیارات استفاده می‌کنند.

بر اساس برآورد‌ها روش گذر به کشف حدود ۱۰۰ هزار سیاره منجر خواهد شد. این روش به‌ویژه برای شناسایی سیارات بزرگ و بسیار داغ که بار‌ها از مقابل ستاره خود عبور می‌کنند، کارآمد است.

در مقابل روش ریزهمگرایی گرانشی بیش از هزار سیاره دیگر را آشکار خواهد کرد؛ سیاراتی که معمولا در مدار‌های دورتر از ستاره خود قرار دارند و از نظر ساختار شباهت بیشتری به سیارات منظومه شمسی دارند.

این فناوری حتی قادر است سیاراتی با اندازه زمین یا مریخ را شناسایی کند؛ اجرامی که کشف آنها با بسیاری از روش‌های دیگر تقریبا غیرممکن است.

بررسی منشا منظومه شمسی

یکی از اهداف مهم ماموریت رومن بررسی ارتباط میان ترکیب شیمیایی ستارگان و نحوه شکل‌گیری سیارات است.

منظومه شمسی امروز در فاصله حدود ۲۷ هزار سال نوری از مرکز کهکشان قرار دارد، اما دانشمندان معتقدند این منظومه در حدود ۱۰ هزار سال نوری نزدیک‌تر به مرکز راه شیری شکل گرفته و سپس طی میلیارد‌ها سال به موقعیت کنونی خود مهاجرت کرده است.

شواهد این فرضیه عمدتا از ترکیب شیمیایی خورشید به دست آمده است. ستاره‌شناسان عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم را عناصر سنگین می‌نامند. این عناصر در طول عمر و مرگ نسل‌های مختلف ستارگان تولید شده‌اند و به مرور زمان در کهکشان انباشته شده‌اند.

ستارگان واقع در بخش‌های بیرونی راه شیری معمولا عناصر سنگین کمتری دارند در حالی که ستارگان ناحیه مرکزی کهکشان غنی‌تر از عناصری مانند سیلیکون، اکسیژن و منیزیم هستند.

پژوهشگران معتقدند این تفاوت‌های شیمیایی می‌تواند بر نوع سیارات تشکیل‌شده پیرامون ستارگان تاثیر بگذارد و منجر به ایجاد سامانه‌های سیاره‌ای متفاوت شود.

رابی ویلسون، پژوهشگر پسادکتری ناسا می‌گوید: ستارگانی که عناصر سنگین بیشتری دارند معمولا میزبان تعداد بیشتری سیاره، به‌ویژه سیارات غول‌پیکر هستند.

مطالعه جو و آب‌وهوای سیارات فراخورشیدی

رومن تنها به کشف سیارات جدید محدود نخواهد شد بلکه اطلاعات ارزشمندی درباره جو هزاران سیاره نیز در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

هرچند این تلسکوپ مانند James Webb Space Telescope قادر به انجام بررسی‌های بسیار دقیق شیمیایی نیست، اما می‌تواند تصویری گسترده‌تر از ویژگی‌های جوی هزاران سیاره ارائه کند.

پژوهشگران با استفاده از داده‌های رومن قادر خواهند بود دمای سیارات، الگو‌های آب‌وهوایی و نحوه توزیع گرما در جو آنها را در مقیاسی بی‌سابقه بررسی کنند.

یکی از اهداف مهم این مطالعات سیارات موسوم به مشتری‌های داغ هستند؛ غول‌های گازی بزرگی که اندازه‌ای مشابه مشتری دارند، اما در فاصله‌ای بسیار نزدیک به ستاره خود گردش می‌کنند و تنها طی چند روز یک دور کامل به دور آن می‌زنند.

به دلیل دمای بسیار بالا این سیارات مقدار زیادی تابش فروسرخ تولید می‌کنند. رومن با اندازه‌گیری تغییرات روشنایی آنها می‌تواند اختلاف دمای بخش روز و شب سیاره و حتی الگو‌های جریان باد در جو آنها را شناسایی کند.

آغاز انقلابی تازه در علم سیارات فراخورشیدی

دانشمندان معتقدند تاثیر تلسکوپ رومن بر علم سیارات فراخورشیدی می‌تواند مشابه تاثیر تاریخی تلسکوپ فضایی Kepler Space Telescope باشد که بیش از یک دهه پیش انقلابی در این حوزه ایجاد کرد.

خورخه مارتینز پالومرا اخترشناس ناسا می‌گوید: ماموریت کپلر با بررسی حدود ۱۰۰ هزار ستاره نشان داد که تعداد سیارات در کهکشان حتی از تعداد ستارگان نیز بیشتر است. اکنون رومن با رصد حدود ۱۰۰ میلیون ستاره در ناحیه مرکزی راه شیری و مناطق کمتر مطالعه‌شده کهکشان مجموعه داده‌ای بی‌سابقه فراهم خواهد کرد که می‌تواند شناخت ما از جهان‌های دیگر و جایگاه ما در کیهان را متحول کند.

تمام داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ رومن به‌صورت عمومی منتشر خواهد شد تا علاوه بر دانشمندان حرفه‌ای، پژوهشگران مستقل و علاقه‌مندان نجوم نیز بتوانند در کشف دنیا‌های جدید مشارکت کنند.