کشف پنج سیاره جدید در شش هفته

مجید جویا: روز گذشته، اولین نتایج مشاهدات تلسکوپ فضایی کپلر منتشر شد: کشف پنج سیاره فراخورشیدی تنها طی شش هفته رصد.

به گزارش نیچر، تاکنون بیش‌از 400 سیاره به‌دور ستارگان غیر از خورشید کشف شده که این پنج سیاره جدید نیز مانند بسیاری از آنها، مشتری‌مانند داغ نامیده می‌شود. این سیارات جرمی مشابه مشتری دارند و از آن‌جاکه در مداری خیلی نزدیک به ستاره خود می‌چرخند، دمای بالایی دارند و مشاهده‌شان از زمین ساده‌تر است.

کوچک‌ترین این سیاره‌های تازه کشف‌شده نیز قطرش تقریبا هم‌اندازه نپتون است، هر چند که جرم بسیار بیشتری دارد. فاصله این سیارات از ستاره‌شان بسیار اندک است، به‌طوری‌که هر 3.2 تا 4.9 روز یک‌بار به دور ستاره‌شان می‌گردند. در چنین فاصله‌ای، دمای سطح آنها بسیار بالا است، به‌طوری که حتی از مواد مذاب آتش‌فشانی روی زمین هم داغ‌ترند و دانشمندان ناسا تخمین می‌زنند که طلا در سطح آنها تبخیر می‌شود.

ویلیام بوروکی، پژوهشگر ارشد تلسکوپ فضایی کپلر در کنفرانسی مطبوعاتی که در حاشیه در اجلاس سالیانه انجمن اخترشناسی امریکا برگزار شد، ضمن اعلام این مساله گفت: «این پنج سیاره جدید که کپلر 7b, 6b, 5b, 4b و 8b نامیده شده‌اند، در بازه دمایی بین 1090 تا 1650 درجه سلسیوس قرار دارند. جالب اینجاست که کپلر 7بی یکی از کم‌چگال‌ترین سیاراتی است که تاکنون کشف شده است. قطر این سیاره 1.5 برابر مشتری است، اما فشردگی مواد آن تنها 10 درصد مواد مشتری است و چگالی آن را در حد پلی‌استیرن (حدود 120 کیلوگرم بر مترمکعب)کاهش داده است.

البته موضوع سیارات کم‌چگال موضوع تازه‌ای نیست! سیاره زحل با آن حلقه‌های زیبا کم‌چگال‌ترین سیاره منظومه شمسی است. چگالی متوسط دومین سیاره بزرگ منظومه شمسی کمتر از 700 کیلوگرم بر متر مکعب است و اگر آن‌را در اقیانوسی بسیار پهناور بیاندازیم، بیش از 30 درصد حجم آن روی آب شناور می‌ماند!

بوروکی در ادامه افزود: «این سیارات قطعا جایی برای جستجو به دنبال حیات نیستند، هر چند آن هم دیری نخواهد پایید و سیارات مشابه زمین هم در آینده نزدیک کشف خواهند شد».

هدف اصلی کپلر یافتن سیارات صخره‌ای زمین‌مانندی است که در مناطق قابل زیست به دور ستاره خود می‌چرخند. مناطق قابل زیست یا کمربند سبز، به مدارهایی در اطراف هر ستاره گفته می‌شود که انرژی دریافتی از ستاره سبب می‌شود آب مایع در سطح سیارات آن محدوده بتواند تشکیل شود و پایدار بماند.

با وجودی که یافته‌های جدید در این محدوده نمی‌گنجند، آنها نشان می‌دهند که کپلر همان‌گونه که انتظار می‌رفت، کار می‌کند؛ و به گفته گرگ لاولین، اختر شناس دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، «گوشه کوچکی از آن‌چه ما در چند سال آینده انتظار آن را خواهیم داشت، نشان می‌دهد. این خیلی عالی است که ببینیم که کپلر به خوبی کار می‌کند».

چگونه سیارات جدید را پیدا کنیم
وقتی سیاره‌ای از مقابل ستاره‌اش عبور می‌کند، روشنایی ستاره افت پیدا می‌کند. کپلر با استفاده از آینه 1 متری و دوربین 95 مگا پیکسلی خود، در جستجوی این افت نور و 3 بار رصد برای تایید آن است تا وجود سیارات خارج از منظومه شمسی را آشکار کند. با این روش می‌توان ابعاد سیاره و شعاع مدارش را اندازه‌گیری کرد.

این تلسکوپ مداری، که اسفندماه 1387 به فضا پرتاب شد، در عرض شش هفته اول کار خود توانست 5 سیاره جدید را کشف کند. وجود هر یک از این سیارات، بعد از مشاهده آن و با استفاده از روشی که سرعت شعاعی نام دارد، تایید شد. در روش سرعت شعاعی، اثرات گرانشی متقابل سیاره و ستاره بر یکدیگر منجر به اندکی تغییر در مدار حرکت ستاره می‌گردد. با این روش می‌توان جرم سیاره را اندازه‌گیری کرد.

به گفته بوروکی، مشاهدات سرعت شعاعی از هم‌خوانی زیبایی با داده‌های کپلر برخوردار بود و این، کاملا ثابت می‌کند که هر پنج سیاره فراخورشیدی وجود خارجی دارند. در اختیار داشتن هر دو دسته اطلاعات که در نوع خود بسیار کم‌نظیر است، شرایط کاملا باارزشی را در جستجوی سیارات به وجود آورده است.

این به آن دلیل است که هر یک از این روش‌ها، کاری بیش از تایید یافته‌های روش دیگر انجام می‌دهد. در هر روش، داده‌های متفاوتی تولید می‌شود که کمک می‌کند تصویری کامل‌تر از دنیاهای بیگانه ساخته شود. برای مثال، با ترکیب اطلاعات دو روش رصد افت نور و سرعت شعاعی می‌توان چگالی متوسط سیارات را بدست آورد.

پیش‌از این تصور می‌شد بدست آوردن چگالی سیارات فراخورشیدی کار دشواری باشد؛ چراکه به ندرت می‌توان سیاره‌ای فراخورشیدی را با بیش از یک روش بررسی کرد. اما ماموریت جستجوی سیارات کپلر نشان داد که محاسبه چگالی سیارات خارجی کار سختی نیست و اطلاعات خوبی هم به ما می‌دهد. داده‌‌های کپلر توانسته دقت اندازه‌گیری چگالی را تا 50 درصد بهبود بخشد.

برای مثال، مشخص شده که بعضی از بزرگ‌ترین دنیاهای یافته شده، با یک منبع گرمایی تا کنون ناشناخته «باد شده‌اند». تازه‌ترین نمونه آن سیاره کپلر 5بی است که جرم خیلی بیشتری نسبت به مشتری دارد، ولی چگالی آن خیلی کمتر از آب است.

صدها کاندیدا برای سیاره جدید
به رغم این‌که تاکنون پنج سیاره جدید کپلر تنها موارد تایید شده این ماموریت هستند، داده‌های اولین ماه‌های ماموریت تلسکوپ، در واقع شامل صدها سیاره احتمالی هستند.

ماموریت کپلر که انتظار می‌رود دست کم سه سال و نیم به طول بینجامد، احتمالا در سال‌های پیش رو خبر از وجود خیلی از دنیاهای جدید دیگر خواهد داد، و اخترشناسان خواهند توانست صحت وجود آنها را تایید بکنند.

ولی لاولین این را هم یادآور می‌شود که به حساب زمینی، سال‌ها طول خواهد کشید تا دانشمندان کپلر بتوانند مطمئن شوند که آن‌چه دیده‌اند، سیاره‌ای هم‌اندازه و مشابه زمین است که در کمربند سبز اطراف یک ستاره به دور آن می‌چرخد. دلیلش هم این است که سیاره‌ای که در فاصله درست از ستاره خود می‌چرخد، باید در مداری خیلی دورتر از یک مشتری‌مانند داغ واقع باشد و در نتیجه، یک دور گردش آن به دور ستاره خیلی بیشتر از سیارات داغ نزدیک طول خواهد کشید، و عبور از مقابل ستاره را خیلی نادرتر خواهد کرد.

لاولین می‌گوید برای این که مطمئن شویم آن‌چه دیده‌ایم یک سیاره است، باید آن قدر صبر کنیم تا دست‌کم سه یا چهار مرتبه عبور آن را ببینیم. ولی در مجموع، یافته‌های جدید آشکار کرده است که سیارات با مشخصات دیگر مشابه، می‌توانند شخصیت‌های خیلی متفاوتی داشته باشند.