حداقل ۳۰۰ میلیون سیارۀ قابل سکونت در کهکشان ما وجود دارد

ایران اکازیون:تاکنون پرسش‌های بی‌پاسخ بیشماری دربارۀ جایگاه‌مان در کیهان مطرح شده‌: چرا اینجا هستیم؟ احتمال وجود ما در این فضای بیکران چقدر است؟ آیا موجوداتی شبیه ما می‌توانند در کهکشان حضور داشته باشند؟

به گزارش بیگ بنگ، عددی که می‌تواند در پاسخ به این پرسش‌ها ما را یاری رساند در این سوال نهفته است: تعداد سیارات سنگی شبیه زمین که در فاصلۀ مطلوبی حول ستارگانی نظیر خورشید گردش می‌کنند و بقای حیات روی آن‌ها تضمین شود، چقدر است؟ اکنون به لطف داده‌های تلسکوپ فضایی بازنشسته‌ی کپلر پاسخ را می‌دانیم: حدود ۳۰۰ میلیون سیاره. این عدد الزاماً دقیق نیست، اما مبنایی را برایمان ترسیم می‌کند تا در جستجوی دنیاهای زیست‌پذیر کهکشان‌مان کار را از آن‌جا آغاز کنیم.

“استیو برایسون”، اخترشناس مرکز تحقیقات ایمز ناسا عنوان کرد: «تلسکوپ کپلر پیشتر برایمان آشکار کرد که میلیاردها سیاره در راه شیری وجود دارند، اما اکنون می‌دانیم که تعداد زیادی از آن‌ها احتمالاً سیارات سنگی و قابل سکونت باشند. با وجود آنکه این تخمین با مقدار واقعی فاصلۀ زیادی دارد و حضور آب نیز در سطح یک سیاره تنها یکی از عوامل بیشماری است که برای بقای حیات ضروری‌اند، اما بسیار هیجان‌انگیز است که با چنین دقت و اطمینانی فراوانی این دنیاها را محاسبه کرده‌ایم.»

هنگامی که تلاش می‌کنیم تا گسترۀ سیارات فراخورشیدی مستعد برای بقای حیات را محدودتر کنیم، فقط در جستجوی چیزی هستیم که از آن اطلاع داریم. و البته تنها سیاره‌ای که می‌دانیم از حیات پشتیبانی می‌کند، زمین خودمان است. احتمالاً عوامل متعددی را می‌توان نام برد که بر حضور ما روی زمین نقش داشته‌اند، نظیر وجود کره ماه، یا حضور غول گازی سنگینی مثل مشتری؛ اما اخترشناسان ترجیح می‌دهند سه عامل سرراست زیر را در نظر بگیرند.

۱-آیا یک سیارۀ فراخورشیدی همانند زمین، مریخ و ناهید، سنگی است؟ ۲-آیا سیارۀ مورد نظر حول ستاره‌ای می‌گردد که مانند خورشید نه خیلی داغ است و نه آن‌قدر فعال است که شراره‌هایش بتوانند با تابش خود سطح سیاره را سوزان کنند؟ ۳-آیا مدار سیاره حول آن ستاره در ناحیه‌ی نه خیلی سرد و نه خیلی گرمِ منطقه قابل سکونت قرار دارد، به‌طوری که نه آن‌قدر از ستاره دور باشد که آب مایع در سطحش یخ بزند و نه آن‌قدر به ستاره نزدیک باشد که تمام آب ِ سطح آن بخار شود؟

ماموریت اصلی تلسکوپ کپلر این بود که به ما کمک کند تا تعداد سیارات فراخورشیدی در کهکشان راه شیری را که با این سه عامل سازگاری داشتند، محاسبه کنیم. برایسون و گروهش از تمام داده‌های چهار سال مأموریت اصلی کپلر که از می ۲۰۰۹ تا می ۲۰۱۳ ادامه داشت استفاده کردند تا بهترین تخمین را به دست آورند.

تلسکوپ کپلر در اولین مأموریت خود (K2 دومین مأموریت تمدیدشدۀ کپلر بود که داده‌های آن در محاسبات گروه برایسون لحاظ نشد) موفق شد ۴۰۳۴ سیارۀ فراخورشیدی مستعد را شناسایی کند که از آن میان بیش از ۲۳۰۰ سیارۀ فراخورشیدی بعداً تأیید شدند. اما برای تلسکوپ فضایی، شناسایی سیارات سنگی کوچک‌تر، از آنچه انتظارش می‌رفت دشوارتر بود.

معلوم شد ستارگانی که تلسکوپ کپلر رصد می‌کرد روشنایی به مراتب متغیرتری از روشنایی خورشید داشتند به طوری که در بسیاری از موارد به سختی می‌شد کاهش نور ستاره در اثر گذر سیارۀ فراخورشیدی را که کپلر از آن برای شناسایی سیارات فراخورشیدی مستعد استفاده می‌کرد از تغییر روشنایی ذاتی ستاره تمییز داد و بنابراین گذر واقعی سیاره شناسایی نمی‌شد و یا گاهی تغییر روشنایی ذاتی ستاره به خطا گذر سیارۀ فراخورشیدی تعبیر می‌شد. نرم افزاری بنام روبووِتر برای سیاراتی که تناوب مداری کمتر از ۵۰۰ روز داشتند این خطاها را تصحیح می‌کرد، اما گروه برایسون متوجه شدند که بسیاری از سیارات قابل سکونت احتمالاً تناوب مداری به مراتب بیشتری دارند.

بنابراین آن‌ها روشی را برای تعیین ناحیه‌ قابل سکونت ستاره، ابداع کردند که بر مبنای شعاع سیاره و شار(Flux) فوتون‌ها استوار بود که از داده‌های رصدی ماهواره گایا استخراج شد. (شار فوتونی عبارت است از تعداد فوتون‌های گسیل‌شده از ستاره که در هر ثانیه بر واحد سطح، سیارۀ فراخورشیدی فرضی را بمباران می‌کنند).

“راوی کوپاراپو”، دانشمند علوم سیاره‌ای از مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا عنوان کرد: «ما همیشه می‌دانستیم که تعریف سادۀ منطقه‌ قابل سکونت بر حسب فاصلۀ فیزیکی سیاره از ستارۀ میزبانش، که شامل منطقه‌ای نه کاملاً داغ و نه کاملاً سرد بود، در نهایت ما را با فرضیات بیشماری روبرو خواهد کرد. داده‌های رصدی ماهواره گایا دربارۀ ستارگان به ما این توانایی را بخشید تا دیدگاه خود را نسبت به این سیارات و ستارگان میزبان‌شان به کلی دگرگون کنیم.»

پژوهشگران دامنه‌ی جستجوی خود را طوری محدود کردند که فقط سیارات فراخورشیدی با جرم ۰.۵ تا ۱.۵ برابر جرم زمین و ستارگانی با دمای مؤثر ۴۵۳۰ تا ۶۰۲۵ درجه سلسیوس را شامل می‌شد(دمای مؤثر خورشید ۵۵۰۶ سانتی‌گراد است). پژوهشگران دریافتند که حدود نیمی از این ستارگان در ناحیه قابل سکونتِ خود باید سیارات فراخورشیدی سنگی داشته باشند. بنابراین بر طبق محاسبات اخیر باید حدود ۳۰۰ میلیون سیاره از این دست در کهکشان راه شیری وجود داشته باشد که برخی از آن‌ها در فاصله ۳۰ سال نوری از زمین قرار دارند.

با در نظر گرفتن محدودیت‌های ناشی از رصد ستارگان، ماجرا به همین‌جا ختم نمی‌شود. تخمین‌های پیشین از شمار دنیاهای قابل سکونت احتمالی، حکایت از تعداد بسیار بیشتر این دنیاها داشت. اما اخترزیست‌شناسان معتقدند که هرچه مشخصه‌های یک منظومه‌ فراخورشیدی به ویژگی‌های زمین و خورشید نزدیک‌تر باشد، شانس یافتن مکانی که حیات بتواند در آن بقا یابد بیشتر خواهد بود.

بنابراین در جستجوی دنیاهای قابل سکونت احتمالی، بررسی دقیق جزئیات رصدی برای پیشرفت پژوهش‌‌های جاری و آینده از اهمیت زیادی برخوردار است. “میشل کانیموتو”، اخترشناس مؤسسه فن‌آوری ماساچوست(MIT) عنوان داشت: «شناخت تنوع سیارات برای طراحی مأموریت‌های بعدیِ جستجوی سیارات فراخورشیدی بسیار با ارزش است. مطالعاتی که بر شناسایی سیارات کوچک و قابل سکونت احتمالی حول ستارگانی شبیه خورشید تمرکز دارند، تنها زمانی از بیشترین شانس موفقیت برخوردار خواهند بود که نتایجی شبیه این پژوهش را مبنای کار خود قرار دهند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در The Astronomical Journal منتشر خواهد شد.

ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com