کشف سیاره‌ای بزرگتر از زمین و قابل سکونت

ستاره شناسان موفق به کشف یک ابر-زمین شده اند که به دور ستاره کوتوله قرمز در فاصله ۱۳۷ سال نوری ما در حال چرخش است. این سیاره، TOI-۷۱۵ b نامگذاری شده و شعاع آن حدود ۱.۵۵ زمین است و درمنطقه قابل سکونت ستاره‌ای قرار دارد. همچنین یک گزینه سیاره‌ای دیگر نیز در این منظومه وجود دارد که به اندازه زمین است و در صورتی که مورد تائید قرار بگیرد، کوچکترین منطقه قابل سکونت سیاره TESS تا به امروز، نامیده خواهد شد.

به گزارش خبرآنلاین، TOI-۷۱۵ یک کوتوله قرمز متوسط است که جرم آن حدود یک چهارم و شعاع آن نیز یک چهارم خورشید است. TOI-۷۱۵ به ستاره اش نزدیک است و تنها ۱۹ روز طول می‌کشد تا در مدار فشرده اش یک سفر کوتاه به دور ستاره کوتوله انجام دهد. از آنجا که کوتوله‌های قرمز، به مراتب کم نورتر از خورشید هستند، در نتیجه این ابر-زمین می‌تواند در منطقه قابل سکونت قرار گرفته باشد.

نتیجه تحقیق اخیری که در ماهنامه Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، از این کشف جدید خبر داده و نوشته: «یک سیاره قابل سکونت به میزبانی TOI-۷۱۵، یک ستاره M ۴ در نزدیکی قطب جنوب دایره البروج است» نویسنده اصلی این مقاله جورجینا درانسفیلد، از دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه بیرمنگام است.

منقطه قابل سکونت، یک روش نسبتا خام برای شناسایی سیاره‌هایی است که ممکن است دارای آب مایع باشند؛ مرز‌های این سیاره‌ها نامشخص و گاهی متناقض هستند؛ چرا که نوع طیفی ستاره، سپیدایی (بازتاب نور) سیاره ای، جرم و حتی میزبان ابری بودن جو آن می‌تواند در اینکه یک سیاره دارای آب مایع باشد یا خیر تعیین کننده باشد.

ایده "یک منطقه قابل سکونت محافظه کارانه" (CHZ)، ایده مفیدتری به نظر می‌رسد. این ایده از مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۴ نوشته شده، گرفته شده است. دراین مقاله صحبت از منطقه‌ای در اطراف یک ستاره مطرح می‌شود که در آن یک سیاره سنگی بین ۰.۴۲ تا ۰.۸۴۲ به اندازه زمین، تابش خورشیدی دریافت می‌کند. هر سیاره سنگی‌ای که این میزان انرژی را بدون درنظر گرفتن فاصله اش دریافت کند، در CHZ قرار دارد.

کشف یک ابر-زمین در CHZ یک ستاره همیشه هیجان انگیز است و این حس شگفتی ما درباره دیگر سیارات و احتمال وجود حیات در برخی از آن‌ها را تقویت خواهد کرد. به همین دلیل، آن‌ها از سیاراتی مثل مشتری داغ که امکان دارا بودن حیات یا آب مایع در آن‌ها صفر است، جذابتر به نظر می‌رسند.

البته این کشف به چند دلیل دیگر هم هیجان انگیز است. ما در دوره‌ای زندگی می‌کنیم که تلسکوپ جیمز وب مورد بهره برداری قرار گرفته و با این تلسکوپ، عصر توصیف دقیق اتمسر فراسیاره‌ای را شاهد هستیم و می‌توانیم از سیاره‌ای با شعاع ۱.۵۵ زمین با منطقه قابل سکونت که TOI-۷۱۵ میزبان آن است و ستاره M ۴ در نزدیکی قطب جنوب دایره البروج است را شاهد باشیم.

حالا و بعد از کشف هزاران سیاره فراخورشیدی، اخترشناسان درحال بررسی روند جمعیتی آن‌ها هستند. یکی از مواردی که آن‌ها به آن توجه می‌کنند، شکاف در جمعیت سیاره‌های کوچک بین ۱.۵ و ۲ برابر شعاع زمین است. این تحت عنوان شکاف شعاع سیاره کوچک و یا شکاف شعاع زیر نپتون (یا شکاف فولتون و دره تبخیری نور) نامیده می‌شود. در شعاع ۱.۵۵ زمین، TOI-۷۱۵ b در این شکاف واقع شده است.

بسیار بعید به نظر می‌رسد که هیچ سیاره‌ای در این شکاف شعاعی تشکیل نشده باشد. سیاره‌ها قطعا در ابتدا بزرگتر هستند و در نهایت جرمشان را از دست داده و در شکاف قرار می‌گیرند؛ در نتیجه شکاف فولتون اطلاعات متعددی درباره چگونگی کاهش جرم برخی از سیارات را در اختیار ما قرار خواهد داد.

ستاره شناسان براین باورند که سیاره‌هایی که در این شکاف قرار دارند، در ابتدای عمرشان بزرگتر بوده اند، ولی ستاره‌های آن‌ها با تبخیر نوری، بخشی از جرم آن‌ها را از بین برده و باعث کوچکتر شدن این سیارات می‌شوند. به همین خاطر است که گاهی به این شکاف، دره تبخیری نور گفته می‌شود. ابهامات زیادی درباره دره و تبخیر نوری وجود دارد و ستاره شناسان قصد دارند تا با مطالعه سیاراتی که در دره واقع شده اند، اطلاعات بیشتری دراین باره کسب کنند.

نویسندگان این مقاله دراین باره توضیح می‌دهند: «اهمیت دره شعاع در پتانسیل آن نهفته است که به ما درباره شکل گیری سیاره‌ها و تکامل پس از شکل گیری نکاتی را می‌آموزد. از همین رو، سیاراتی که در داخل این شکاف واقع شده اند، برای درک بیشتر ما از عواملی که آن را خلق می‌کنند، حیاتی به نظر می‌رسند.»

تردید‌های زیادی دراین رابطه وجود دارد که آیا این شکاف شعاع در اطراف کوتوله‌های M وجود دارد یا خیر. این احتمال هست که کوتوله‌های M، به جای شکاف شعاع، شکاف چگالی داشته باشند. نویسندگان این مقاله نوشتند: «مطالعه اخیر به عمل آمده نشان می‌دهد که سیاره‌های کوتوله M احتمالا به جای یک شکاف شعاعی که دو جمعیت از ستاره‌های کوچک (سنگی و آبی را از هم جدا می‌کند)، تنها یک شکاف چگالی داشته باشند.

حالا چه بحث یک شکاف شعاع مطرح باشد و یا یک شکاف چگالی، TOI-۷۱۵ b چیز‌هایی درباره سیارات فراخورشیدی، تبخیر نوری و ماهیت توزیع سیارات فراخورشیدی در اطراف کوتوله‌های قرمز در اختیار ما قرار می‌دهند. اما برای کشف آنچه مدنظر است، به مشاهدات و تحقیقات بیشتری نیاز است و این دومین دلیلی است که چرا این ابر-زمین تا این حد جذاب است.

از زمان شناسایی سیارات فراخورشیدی، دانشمندان مشتاقانه منتظر روزی بودند که تلسکوپی مثل جیمز وب عملیاتی شده و مورد استفاده قرار گیرد. در مقاله منتشر شده می‌خوانیم: «حالا عصر تلسکوپ جیمز وب فرا رسیده و بدین ترتیب شرایط برای توصیف دقیق جوی فراسیاره فراهم است.» تلسکوپ جیمز وب توانایی مشاهده طیف اتمسفر سیارات فراخورشیدی و تعیین اجزای تشکیل دهنده آن‌ها را دارد و با وجودی که بسیار قدرتمند است، ولی برخی از اهداف فرصت‌های بهتری را برای طیف سنجی انتقال نسبت به دیگران ارائه می‌دهند.

TOI-۷۱۵ b هدف اصلی تعیین شده است؛ چون به ستاره خودش نزدیک است. از آنجا که TOI-۷۱۵ b یک کوتوله قرمز کوچک است، سیاره هر نوزده روز یکبار به دور آن می‌چرخد و عبور این سیاره فراخورشیدی از مقابل ستاره اش مکرر است. این بدان معناست که تلسکوپ جیمز وب برای رصد جو این ستاره به زمان زیادی نیاز نخواهد داشت.

اما آیا این ابر-زمین قابل سکونت است؟ در نبود تلسکوپ جیمز وب، همه چیز در حد حدس و گمان است. درهرحال، اما نشانه‌های امیدوارکننده‌ای وجود دارد. TOI-۷۱۵ با ۶.۶ میلیارد سال سن، تنها کمی مسن‌تر از خورشید ماست. به گفته نویسندگان این مقاله، این ستاره درجه کمی از فعالیت‌های مغناطیسی را نشان می‌دهد. احتمالا به همین دلیل هم هست که این ستاره در مقایسه با کوتوله‌های M جوان تر، منحنی‌های نوری TESS شعله ور ندارد. کوتوله‌های قرمز شعله‌های قدرتمندی دارند که می‌تواند سیاره‌ها را استریل کند. آن‌ها همچنین می‌توانند اتمسفر را که ممکن است باعث دره تبخیر نوری سیاره فراخورشیدی باشد را از بین ببرند.

سیاره دیگری هم ممکن است که به دور TOI-۷۱۵ درحال چرخش باشد. تا به امروز تنها یک گزینه با نام TIC ۲۷۱۹۷۱۱۳۰.۰۲ مطرح شده که اگر تائید شود، کوچکترین منطقه قابل سکونت سیاره TESS خواهد بود که تا به امروز شناسایی شده است. هرچند که برای تائید آن، به مشاهدات و بررسی‌های بیشتری نیاز است.

سیستم TOI-۷۱۵ یک هدف قانع کننده برای مطالعات بیشتر است و در لیست انتظار است تا جیمز وب در آینده‌ای نزدیک اتمسفر آن را مورد بررسی قرار دهد. درصورتی که نتایج حاصل شده از ایده قابل سکونت بودن آن پشتیبانی کنند، هیجان ستاره شناسان به مراتب افزایش خواهد یافت. در عین حال ممکن است در مورد شکاف شعاع یا چگالی که مانعی برای درک دقیق‌تر سیارات فراخورشیدی است، اطلاعات بیشتری به دست بیابد. به علاوه باید این واقعیت را در نظر داشت که این ستاره ممکن است میزبان سیاره منطقه قابل سکونت دیگری نیز باشد؛ یعنی کوچکترین سیاره‌ای توسط TESS کشف شده و اینجاست که سیستم TOI-۷۱۵ اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.