دیدار جیمز وب با 7 سیاره مجذوب کننده تراپیست، 1 - کتاب یار مهربان

به گزارش کتاب یار مهربان، تراپیست-1 تا سال 2017 تقریباً فراموش شده بود؛ زمانی که ناسا گفت که این ستاره میزبان بیشترین تعاد سیاره هم مقدار زمین در ناحیه قابل سکونت خود (تا آن تاریخ) است. شکارچیان سیاره های فراخورشیدی از آن موقع شیفته تراپیست-1 هستند.

امشب بیرون بروید و مشتری را ببینید که در جنوب آسمان می درخشد. حالا سمت راست آن را نگاه کنید و 378 تریلیون کیلومتر در کیهان فروروید. اینجا، بین سر صورت فلکی ماهی و کنار دلو، یک ستاره معمولی به نام تراپیست-1 (TRAPPIST-1) وجود دارد؛ یک کوتوله قرمز بسیار سرد که در سال 1999 کشف شد.

تراپیست-1 تا سال 2017 تقریباً فراموش شده بود؛ زمانی که ناسا گفت که این ستاره میزبان بیشترین تعاد سیاره هم مقدار زمین در ناحیه قابل سکونت خود (تا آن تاریخ) است. شکارچیان سیاره های فراخورشیدی از آن موقع شیفته تراپیست-1 هستند. طبق آخرین شمارش، این منظومه همسایه هفت سیاره داشت که تقریباً با هشت سیاره منظومه خورشیدی خودمان برابری می نماید.

تراپیست 1 اف

اما آیا تراپیست-1 یک سراب است؟ آیا می تواند میزبان سیاره های شبیه به زمین - و احتمالاً حیات باشد یا شباهت سطحی آن به منظومه خورشیدی شرایط غیرقابل سکونت سیاره های بیگانه را پنهان می نماید؟

اینجاست که تلسکوپ فضایی جیمز وب (به اختصار وب یا JWST) وارد می گردد که اخترشناسان سیاره های فراخورشیدی امیدوارند طبیعت حقیقی این منظومه سیاره ای منحصربه فرد را آشکار کند. وب با استفاده از توانایی اش برای معین خصوصیات اتمسفر سیاره های فراخورشیدی، که اخیراً روی سیاره واسپ-96بی خود را اثبات کرد، در اولین سال عملیات خود هرکدام از این هفت سیاره را رصد می نماید و ما در آستانه رسیدن اولین نتایج هستیم.

رونمایی از تراپیست-1

با تنها 39 سال نوری فاصله از زمین - یک همسایه نزدیک در مقیاس کیهانی - تراپیست-1 شباهتی به خورشید ندارد. این ستاره حدوداً یک-دهم خورشید جرم دارد و قطر آن مقدار مشتری است. بااین حال، چیز هایی که دور آن می گردند، موجب هیجان شکارچیان سیارات فراخورشیدی شده اند. سه تا از سیاره ها در سال 2016 با یک تلسکوپ بلژیکی در رصدخانه لا سیا (La Silla) در شیلی به نام تراپیست - تلسکوپ کوچک سیارات عبوری و اجرام کوچک - کشف شدند.

این کشف با تلسکوپ فضایی حالا بازنشسته اسپیتزر در سال 2017 تأیید و تعداد سیارات بیشتر شد. نیکول کی. لوییس (Nikole K. Lewis)، دانشمند سیارات فراخورشیدی در دانشگاه کرنل، می گوید: تلسکوپ فضایی اسپیتزر نقشی بزرگ در رونمایی از منظومه تراپیست-1 ایفا کرد و JWST جانشین آن است.

اسپیتزر 1000 ساعت را صرف رصد تراپیست-1 کرد و توانست به ما بگوید که هفت سیاره در آن منظومه وجود دارند. اسپیتزر بعلاوه جرم و شعاع هرکدام از آن جهان ها را محاسبه کرد، که منجر به محاسبات پایه چگالی سیاره ها شد؛ همگی مشابه زمین بودند. اخترشناسان از آن موقع در انتظار رخدادی تازه هستند.

آنالیز اتمسفر ها

لوییس می گوید: ما می دانیم سیارات تراپیست-1 از چیز هایی درست مثل زمین تشکیل شده اند. پس شاید اتمسفری شبیه زمین داشته باشند. لوییس سرپرست مشترک تیمی بود که در سال 2018 از تلسکوپ فضایی هابل برای آنالیز اتمسفر سیاره ها استفاده کرد. او می گوید: ما هیچ سیگنالی از اتمسفر ندیدیم، اما می دانیم آن ها اتمسفر های بزرگ غنی از هیدروژن و هلیوم که احتمالاً انتظارش را دارید، ندارند. چنین اتمسفر هایی در غول های گازی مانند مشتری و زحل دیده می شوند.

اما این نهایت قدرت هابل بود. منتظر وب بمانید. لوییس می گوید: منظومه تراپیست مدت ها جزئی از برنامه تلسکوپ فضایی جیمز وب بوده است و، چون حدود شش سال است که آن را میشناسیم، توانستیم واقعاً اطمینان حاصل کنیم که آن را با نهایت توانایی های JWST مشاهده می کنیم.

تراپیست-1: منظومه شمسی 2.0؟

و اخترشناسان این زمان را صرف یادگیری بیشترین چیز های ممکن درباره هفت جهانی تراپیست نموده اند. در سال 2018، یک پژوهش نشان داد که سیاره های آن سنگی هستند و بعضی می توانند آب بیشتری از زمین داشته باشند. در 2021، پژوهشی دیگر ادعا کرد که آن ها احتمالاً سنگی هستند، گرچه چگالی کمتری نسبت به سیاره های درون منظومه شمسی ما دارند.

منظومه تراپیست-1 شباهت زیادی به منظومه شمسی ندارد. با این که چهارتا از هفت سیاره در ناحیه قابل سکونت ستاره هستند - به قدری نزدیک که گرمای داشتن آب مایع را داشته باشند - فاصله همه آن ها تا ستاره شان نزدیکتر از فاصله عطارد تا خورشید است.

ظاهر احتمالی سیارات منظومه تراپیست-1

از آنجا که ستاره از خورشید کم نورتر است، این نمی تواند تاثیر زیادی روی دما داشته باشد، اما شرایط سیاره را به شدت تحت تأثیر قرار می دهد. برای مثال، نزدیکترین سیاره، تراپیست-1بی، در 1.9 روز ستاره را دور می زند. این سال بسیار کوتاهی است. روی تراپیست-1اچ، دورترین، یک سال تنها 19 روز است.

علاوه براین، این سیارات احتمالاً قفل کشندی دارند؛ مانند ماه نسبت به زمین، پس تنها یک سمت آن ها نور روز را دریافت می نماید. علی رغم این تفاوت ها، تراپیست-1 هدف اصلی سیارات فراخورشیدی تلسکوپ وب به جای مانده است؛ به علت تنوع سیاره های سنگی اش؛ و با این که این یکی از مطالعه شده ترین منظومه های سیاره ای است، دانشمندان همچنان فکر می نمایند تراپیست-1 راز های بیشتری برای برملا شدن دارد.

گذار تراپیست-1

تراپیست-1 تنها منظومهٔ خورشیدی است که هفت سیارهٔ احتمالاً شبیه به زمین دارد، اما اصلاً نزدیک ترین منظومهٔ سیاره ای نیست. این افتخار از آن پروکسیما قنطورس است با فاصلهٔ 4.24 سال نوری از زمین. لیزا کالتنگر (Lisa Kaltenegger)، اخترشناس دانشگاه کرنل، می گوید: پروکسیما در حال گذار نیست و ما به سیارات فراخورشیدی عبوری احتیاج داریم. خط دید ما به منظومهٔ تراپیست-1 بی نقص است و تلسکوپ های ما می توانند هفت سیارهٔ آن را در حال عبور از دیسک ستاره رصد نمایند.

گذر سیاره های منظومهٔ تراپیست-1 که با افت نور ستاره معین می گردد. افت های عمیق تر نشانگر سیارات بزرگتر و افت ها طولانی تر نشانگر سیارات دورتر است

کلتنگر می گوید: نزدیکترین سیاره های عبوری به ما حلقه ای ترین سیگنال ها را می دهند و به همین علت است که تراپیست-1 یکی از منظومه های محبوب ماست. اخترشناسان می توانند سیاره های تراپیست-1 را در حالی که می گردند و می گردند، ببینند.

اولین نگاه تلسکوپ فضایی جیمز وب

آیا وب نمی تواند بفهمم چه چیزی در اتمسفر این سیارات فراخورشیدی سنگی است؟ ابزار NIRSpec وب آن را به تنها تلسکوپی تبدیل می نماید که می تواند رد مولکول هایی مانند متان، کربن دی اکسید و اکسیژن - نشانه های احتمالی حیات روی سطح و سرنخ های ترکیب اتمسفر سیاره - را شناسایی کند. بعد از رمزگشایی امیدوارنماینده از گاز های حاضر در اتمسفر واسپ-39بی، هفتهٔ گذشته اخترشناسان بالاخره نتایج اجمالی اولین رصد منظومهٔ تراپیست-1 را دریافت کردند.

این نتایج هنوز داوری ومنتشر نشده اند، در در یک کنفرانس در مقر JWST - انستیتوی علم تلسکوپ فضایی در بالتیمور - در تاریخ 13 دسامبر، دانشمندان داده های اولیهٔ رصد های تراپیست-1جی، دومین سیارهٔ منظومه از آخر، را مورد بحث قرار دادند.

بیورن بنکه (Björn Benneke)، اخترشناس دانشگاه مونترئال کانادا، نشان داد که تراپیست-1جی اتمسفر غنی از هیدروژن ندارد. اولیویا لیم (Olivia Lim)، دانشجوی دکتری دانشگاه مونترئال، نیز یک پوستر با نتایج مشابه برای تراپیست-1بی (بخشی از برنامهٔ رصد تمام سیارات تراپیست) ارائه داد. الکساندر راتکه (Alexander Rathcke)، اخترشناس مرکز اخترفیزیک هاروارد نامیتسونین، نیز همین نتایج را برای تراپیست-1سی نشان داد.

پس هیچ کشف جنجال برانگیزی دربارهٔ سیاره های تراپیست-1 در اولین رصد تلسکوپ وب وجود نداشت.

مقایسه مقدار و نور خورشید و تراپیست-1

برنامه آینده تلسکوپ جیمز وب چیست؟

اما با این نتایج اولیه ناامید نشوید. آن ها همچنان درگیر رصد هستند - این که بفهمند چگونه از دقت بالای وب و ابزار های گوناگون آن برترین استفاده را ببرند. لوییس می گوید: این رصد های اولیه ما را کمابیش به همان سطحی می رسانند که با هابل به آن رسیدیم، اما خواهیم دانست که چگونه از ابزار هایی که می خواهیم استفاده کنیم. چند رصد با وب طول می کشد تا سیگنال هایی را که احتیاج داریم جمع آوری کنیم، و با طول عمر دراز جیمز وب می توانیم به اصلاح و یادگیری بیشتر ادامه دهیم.

لوییس تراپیست-1ای را مطاعه خواهد نمود. او می گوید: این سیاره در وسط ناحیهٔ قابل سکونت است و نزدیکترین مقدار را به زمین دارد. به یاد داشته باشید که این پژوهش تنها دربارهٔ اتمسفر سیاره ها است. او می گوید: ما احتمالاً تا چند چرخه شروع به پرسش دربارهٔ بیگانه ها نمی کنیم..

اما علم سیارات فراخورشیدی در انزوا پیش نمی رود. لوییس با دانشگاه مونترئال همکاری می نماید، زیرا رصد های آن ها از تراپیست-1دی و تراپیست-1اف - دوتا از دیر سیارات ناحیهٔ قابل سکونت - در کنار هم یک نمونهٔ مقایسه ای رضایت بخش ایجاد می نمایند.

مقایسهٔ فاصلهٔ سیاره های تراپیست-1 از ستاره شان با سیارات منظومهٔ شمسی

لوییس می گوید: داشتن زهره، زمین و مریخ در منظومهٔ شمسی ما واقعاً به ما یاری نموده که یاد بگیریم چرا زمین قابل سکونت است، گرمایش جهانی را درک کنیم و اگر زمین اندکی کوچکتر بود چه اتفاقی می افتاد.

آینده بنیادی تراپیست-1

یکی از سیاره های تراپیست-1 به عنوان اولین سیارهٔ شناسایی شدهٔ هم مقدارٔ زمین دارای اتمسفر فراتر از منظومهٔ شمسی ما در تاریخ ثبت خواهد شد. چند ماه، سال و دههٔ آینده، جزئیات تراپیست-1 به دقت و به تدریج آشکار خواهند شد. اما علاوه بر یافتن طبیعت حقیقی هفت سیارهٔ هم مقدارٔ زمین آن، انتظار این را نیز داشته باشید که این همسایهٔ ما در راهنمایی علم بنیادی سیارات فراخورشیدی نقش داشته باشد.

کلتنگر می گوید: ما خواهیم توانست تأثیر حقیقی ستاره را روی یک سیارهٔ سنگی مشابه زمین آنالیز کنیم و می توانیم ببینیم ایدهٔ ما دربارهٔ ناحیهٔ قابل سکونت در واقعیت کار می نماید یا نه.

تمام این فرصت ها از ویژگی های خارق العادهٔ یک منظومهٔ ستاره ای خیلی نزدیک می آیند. لوییس می گوید: سیاره های تراپیست-1 همگی تقریباً یک مقدار هستند، اما در فواصل متفاوت از ستارهٔ خود قرار دارند، پس می توانیم آن ها را کاوش و به فرایند هایی که آن ها را شکل داده اند فکر کنیم. این مثل این است که طبیعت این تست بی نقص آزمایشگاهی را در اختیار ما قرار داده.

منبع: دیجیاتو