چین به دنبال سکونت بشر در سیاره‌های فراخورشیدی مشابه زمین است
با توسعه‌ی یک تلسکوپ ویژه در مداری مشابه جیمز وب ناسا، چین نخستین برنامه‌ی خود را برای جست‌وجوی ستارگانی که در نزدیکی خود سیارات فراخورشیدی قابل سکونت دارند، اعلام کرد و قصد دارد روزی دامنه‌ی زندگی بشریت را در سراسر کهکشان راه شیری گسترش دهد.
در این پروژه که «کاوش سیارات فراخورشیدی قابل سکونت نزدیک» (Closeby Habitable Exoplanet Survey) یا «چِس» (CHES) نام دارد، مقامات چینی قصد دارند یک تلسکوپ فضایی با دیافراگم ۱.۲ متری را به فاصله‌ی تقریبا ۱.۵ میلیون کیلومتری در نقطه‌ی لاگرانژی پایدار بین زمین و خورشید پرتاب کنند.
نقاط لاگرانژی دقیقا با سرعتی مشابه زمین به دور خورشید حرکت می‌کنند و این یعنی یک فضاپیما در یکی از این نقاط تا مدت نامحدودی در همان فاصله از سیاره‌ی ما باقی می‌ماند. در نقطه‌ی لاگرانژی دوم (L2) که محل استقرار تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا هم هست، CHES پنج سال را صرف جست‌وجوی جهان‌های قابل سکونت در میان تقریبا ۱۰۰ ستاره‌ی خورشید-مانند تا فاصله‌ی ۳۳ سال نوری (۱۰ پارسک) از زمین خواهد کرد.
اخترشناسان امیدوارند که با استفاده از داده‌های این تلسکوپ بتوانند سیاره‌های فراخورشیدی به اندازه‌ی زمین را که در مدارهایی مشابه به دور ستاره‌ی میزبان می‌چرخند، شناسایی کنند. یعنی سرنخی مبنی بر اینکه این سیاره‌های بالقوه مشابه زمین دارای آب و احتمالا حتی حیات باشند.
«جی جیانگ‌هویی» (Ji Jianghui) ستاره‌شناس آکادمی علوم چین و پژوهشگر اصلی این برنامه گفت: «کشف جهان‌های قابل سکونت نزدیک، پیشرفت بزرگی برای نوع بشر خواهد بود و به انسان‌ها کمک می‌کند تا از آن دوقلوهای احتمالی زمین بازدید کنند و دامنه‌ی زندگی بشر را در آینده گسترش دهند.» دانشمندان امیدوارند در جست‌وجوی خود تقریبا ۵۰ سیاره‌ی فراخورشیدی مشابه زمین یا اَبَرزمین را کشف کنند.
روش گذر
بر اساس کاتالوگ سیارات فراخورشیدی ناسا، ۳۸۵۴ از ۵۰۳۰ سیاره‌ی فراخورشیدی شناخته شده با روشی به نام «روش گذر» (Transit Method) کشف شده‌اند که اولین بار در سال ۱۹۹۹ برای کشف سیاره‌ی HD 209458b مورد استفاده قرار گرفت.
روش گذر با آموزش دید تلسکوپ به سمت مرکز کهکشان و تماشای سوسو زدن نور ستاره‌ها هنگام عبور سیارات از مقابل ستاره‌ی میزبان کار می‌کند. این روش تا کنون توسط تلسکوپ فضایی کپلر ناسا، ماهواره‌ی بررسی سیارات فراخورشیدی گذران (TESS) و ماهواره‌ی شناساگر سیاره‌ی فراخورشیدی آژانس فضایی اروپا (ESA) استفاده شده است.
اما، روش گذر (ترانزیت) می‌تواند کند باشد و پیش از اینکه دانشمندان بتوانند تشخیص را تأیید کنند، نیاز به گذرهای متعدد یک سیاره‌ی در حال گردش از مقابل ستاره‌ی خود دارد. همچنین این روش فقط می‌تواند شعاع یک سیاره‌ی فراخورشیدی و نه جرم و نه شکل مدار آن را تشخیص دهد و از سوی دیگر به کمک تلسکوپ‌های زمینی برای تأیید اینکه سیگنال‌های کم‌نور ناشی از فعالیت‌های ستاره‌ای دیگر نیستند، نیاز دارد.
روش اخترسنجی
تلسکوپ جدید پیشنهادی با استفاده از روشی متفاوت به نام «اخترسنجی» (Astrometry) می‌تواند سیارات فراخورشیدی را سریع‌تر و با جزئیات بیشتری شناسایی کند. با این روش، دانشمندان به دنبال تکان‌های آشکار ستارگان ناشی از کشش‌های گرانشی سیارات در حال گردش می‌گردند.
اگر یک ستاره در مقایسه با شش تا هشت ستاره‌ی مرجع پشت آن بسیار لرزان باشد، تلسکوپ CHES آن را برای بررسی بیشتر علامت‌گذاری می‌کند. سپس، با مطالعه‌ی شیوه‌ی خاصی که یک ستاره تکان می‌خورد، می‌تواند جرم سیارات فراخورشیدی را که به دور آن می‌چرخند شناسایی و مسیرهای سه‌بعدی آن‌ها را ترسیم کنند.
با این حال، اخترسنجی عامل چالش‌های زیادی در میان شکارچیان سیارات فراخورشیدی بوده است. به گفته‌ی انجمن سیاره‌ای، شناسایی سیارات از تکان‌های کوچک ستارگان، به اندازه‌گیری‌های بسیار دقیقی نیاز دارد و تا کنون فقط یک سیاره‌ی فراخورشیدی تأیید شده بر این تکنیک تکیه کرده است.
یکی از مشهورترین موارد مثبت کاذب تولید شده در این روش، ادعای سال ۱۹۶۳ توسط ستاره‌شناس کالج سوارثمور «پیتر ون دو کمپ» (Peter van de Kamp) است که از کشف سیاره‌ای که به دور ستاره‌ی بارنارد می‌چرخد خبر داد. اما بررسی‌های بیشتر روشن کرد که اندازه‌گیری‌های او نتیجه‌ی یک خوانش نادرست بر اثر تغییراتی در آینه‌ی اصلی تلسکوپ است و نه ناشی از کشش سیارات. بنابراین سیاره‌ی فراخورشیدی ون د کمپ در حقیقت وجود نداشت.
طرحی گرافیکی از تلسکوپ بررسی سیارات فراخورشیدی نزدیک
Credit: Purple Mountain Observatory
تا کنون، تنها تحقیقات اولیه در مورد قابلیت اجرای این پیشنهاد توسط تیم‌هایی از مؤسسات تحقیقاتی مختلف چین انجام شده است، بنابراین آینده‌ی این پروژه قطعی نیست. اما ممکن است نیاز به انتظار طولانی‌مدت برای آزمایش توانایی اخترسنجی در تشخیص جهان‌های دوردست نباشد. انتظار می‌رود که فضاپیمای «گایا» (GAIA) آژانس فضایی اروپا، که تا کنون به دقت مکان ستاره‌ها را تعیین می‌کرد، از اخترسنجی برای یافتن سیارات فراخورشیدی دوردست استفاده کند. برخی از این خوانش‌های نجومی می‌تواند در ارائه‌ی داده‌های بعدی گایا که انتظار می‌رود اواخر سال ۲۰۲۲ صورت بگیرد، وجود داشته باشد.
می‌توان انتظار داشت که تصمیم‌گیری در مورد بودجه‌ی مأموریت CHES در ژوئن انجام شود و در صورت انتخاب، تیم تحقیقاتی روی ساخت تلسکوپ جدید برای پرتاب در سال ۲۰۲۶ متمرکز خواهد شد. این پیشنهاد با پروژه‌ی سیاره‌ی فراخورشیدی دیگری به نام «زمین ۲.۰» (Earth 2.0) رقابت می کند که در آن مجموعه‌ای از هفت ماهواره‌ی کاوش سیارات فراخورشیدی به روش گذر به نقطه‌ی لاگرانژی ۲ پرتاب می‌شوند.
چین در یک دوره‌ی جاه‌طلبانه‌ی رو به گسترش برای مطالعه‌ی علمی فضا، نگاه خود را به سیارات دیگر معطوف کرده است. این کشور سطح‌نوردهایی را روی ماه و مریخ فرود آورده است و قصد دارد اولین ایستگاه فضایی خود را که تا کنون میزبان دو گروه فضانوردان بوده است، تا پایان سال جاری تکمیل کند و تا سال ۲۰۲۹ هم یک پایگاه قمری فعال داشته باشد.
آژانس فضایی چین همچنین یک کاوشگر ماده‌ی تاریک، یک تلسکوپ پرتو ایکس را برای مطالعه‌ی ستارگان نوترونی و سیاهچاله‌ها و یک ماهواره‌ی ارتباطی کوانتومی را به فضا پرتاب کرده است. این کشور همچنین قصد دارد با ۵ پرتاب بیشتر نسبت به سال ۲۰۲۱، رکورد کلی پرتاب‌های فضایی خود را بشکند و ۶۰ پرتاب را در سال ۲۰۲۲ برنامه‌ریزی کرده است.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک سیاره‌ی فراخوشیدی مشابه زمین
Credit: Shutterstock
منبع: Live Science
