بررسی سیارات قابل سکونت جدید با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب

سیارات قابل سکونت کشف شده هم اندازه زمین، چهل سال نوری با ما فاصله دارند. برای بدست آوردن اطلاعات بیشتر درباره آن ها به ابزارهایی پیشرفته نیازمندیم، یکی از این ابزارها تلسکوپ فضایی جیمز وب است.

 کشف هفت سیاره قابل سکونت با فاصله ۴۰ سال نوری از ما قطعا جالب است، اما واقعیت این است که آن ها چهل سال نوری با ما فاصله دارند. حتی اگر بسیار مشتاق باشیم و بتوانیم هزاران سال در فضا در حال سفر باشیم، باز هم نمی توانیم زودتر از این ها به منظومه TRAPPIST-1 برسیم. این بدان معناست که در دهه های جدید ابزارهای پیشرفته دانشمندان نقش بسیار مهمی را در اکتشاف این جهان های دور ایفا خواهند کرد. تلسکوپ فضایی جیمز وب یکی از این هاست که سال آینده به گردش خواهد آمد. سوالی در اینجا پیش می آید آن هم اینکه انتظار ما از این ابزار چیست؟ برخی دانشمندان آن را کشف بسیار جالبی می دانند وعقیده دارند با استفاده از این تلسکوپ فضایی نسل آینده، فضانوردان می توانند رازهای منظومه TRAPPIST-1 را بیابند.

ساخت تلسکوپ فضایی جیمز وب دو سال به طول انجامید و اندازه آن به بزرگی یک زمین تنیس است، بنابراین این تلسکوپ بزرگترین تلسکوپ فضایی است که تا به حال ساخته شده است. این تلسکوپ به صورت ثابت نگه داشته خواهد شد تا در سال ۲۰۱۸ از هابل، نخستین تلسکوپ در حال گردش ناسا دور بماند و کنترل شود. این تلسکوپ هفت برابر بیش تر از تلسکوپ های قبلی ظرفیت جمع آوری نور دارد و حتی می تواند یک کرم شب تاب را در یک میلیون کیلومتر دورتر از خود بیابد.

فضانوردان در صدد هستند تا از توانایی های این تلسکوپ در مسیرهای مختلف استفاده کنند، به عنوان مثال آن ها می خواهند ۱۳٫۵ بیلیون سال به عقب برگردند و راز ابتدای جهان را کشف کنند، همچنین چگونگی تشکیل ستارگان و کهکشان ها را بیابند و به مطالعه جو سیاره های خارج از منظومه شمسی بپردازند. این تلسکوپ جدید منظومه TRAPPIST-1 را در اولویت کار دانشمندان قرار خواهد داد.

تعدادی از دانشمندان درحال کمک برای ساخت و آزمودن دوربین ها بر روی تلسکوپ هستند و این دانشمندان در تلاشند تا هر چه زودتر منابعی را ایجاد کنند.

طبق گفته دانشمندان استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب در جهت بررسی TRAPPIST-1 امری موثر است.

یکی از اهداف اصلی تلسکوپ فضایی جیمز وب مشخص کردن جو سیاره های هم اندازه زمین است، TRAPPIST-1 با داشتن شش سیاره هم اندازه زمین که سه تای آن ها تاحدودی نواحی قابل سکونت هستند، یک هدف عالی برای شروع تحقیق است.

توانایی عبور

یکی از مشکلات ذاتی در تحقیق درباره سیاره نوری خیره کننده است که از ستاره منبع ساطع می شود. این نور باعث می شود که تصویربرداری از سیاره در حال چرخش به طور مستقیم غیرممکن شود. در عوض آن ها هنگام عبور در مدارهای نجومی نمایان می شوند، بدین صورت که سیاره های در حال چرخش حین عبور از مقابل ستاره جلوی نور حاصل از ستاره را می گیرند، بدین صورت وجود آن ها از طریق دوربین ها در زمین آشکار می شود. ستاره منبع منظومه TRAPPIST-1 کم نور و کوچک است (تقریبا به اندازه مشتری است)، اما نه آنچنان کم نور که بتوان به طور مستقیم از سیستم سیاره ای تصویربرداری کرد.

سیاره ها به ستاره یشان بسیار نزدیک هستند و بدین طریق می توان با استفاده از روش عبور و به وسیله تلسکوپ بزرگ مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب از آن ها تصویربرداری کرد. این تلسکوپ به ما این اجازه را می دهد که نه تنها گرفته شدن نور ستاره توسط سیاره را بیابیم بلکه به مقدار نور ستاره که به واسطه جو فیلتر شده نیز پی ببریم و دما و ترکیبات شیمیایی جو را با جزئیات بیشتری اندازه گیری کنیم که این کار برای زندگی امری ضروری است.

این تکنیک طیف سنجی عبوری نامیده می شود و روشی اصلی برای مطالعه جو منظومه TRAPPIST-1 با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب است.

هنگامی که یک سیاره از مقابل ستاره عبور می کند، جلوی نور ستاره گرفته می شود. سیاره بزرگ تراز عبور نور بیشتر جلوگیری می کند. اگر یک سیاره جو داشته باشد، آن جو سبب می شود اندازه سیاره بیش از اندازه هسته سنگی شود، و بنابراین سیاره هایی که دارای جو می باشند در مقایسه با سیاراتی با همان اندازه که جو ندارند، جلوی نور را بیشترمی گیرند.

نکته کلیدی آن است که جو تنها باعث مسدود شدن نور با رنگ های خاص و طول موج های خاصی می شود که این رنگ ها هرکدام متعلق به طول موج های نور بخصوصی هستند که از مولکول های بخصوصی در جو خارج می شوند. درواقع چنین به نظر می رسد که ستاره میزبان دارای فیلترهای گوناکونی است که رنگ های بخصوصی از نور در ستاره را مجزا می کند، زمانی که عبور اتفاق افتاد، مقدار نوری که توسط سیاره گرفته می شود بسته به اینکه کدام مولکول ها در جو و در مشخصه های دیگر جو موجود باشند در فیلترهای گوناگون متفاوت خواهد بود.

نور و زندگی

اسکن کردن این نور برای مولکول های جو می تواند همه انواع رازها درباره سیارات در سیستم TRAPPIST-1 را آشکار سازد.

با انتشار نور به بیرون مانند رنگین کمان، ما می توانیم اثر مولکول ها و اتم ها شامل اکسیژن، متان و بخار آب را در جو بیابیم که این ها اثرات وجود زندگی هستند. تلسکوپ فضایی جیمز وب همچنین می تواند برای اندازه گیری انعکاس نور ستاره از سیارات هنگام عبور سیاره از پشت ستاره مورد استفاده قرار گیرد. چنین چیزی گرفتگی ثانویه نامیده می شود که این اجازه را به ما می دهد که سطح سیارات را مطالعه کنیم.

این موضوع در دهه های اخیر نقش بزرگی را در تحقیقات سیاره ای بازی می کند، تلسکوپ فضایی جیمز وب یکی از ابزارهای دانشمندان است که برای جستجوی علائم زندگی در جهان از آن استفاده خواهند کرد. به عنوان مثال تلسکوپ بزرگ ماگلان که دارای دهانه ای است که ۱۵ برابر دهانه تلسکوپ فضایی جیمز وب است در اواسط سال ۲۰۲۰ آسمان شب را از صحرای آتاکاما در شیلی اسکن خواهد کرد. با وجود این ابزارها و تلسکوپ های بزرگتر دیگر و سایر تکنولوژی های در حال پیشرفت بدون رفتن به سیستم TRAPPIST-1 اطلاعات زیادی درباره این سیستم بدست خواهیم آورد.

به علاوه با وجود اندازه گیری های جو و سطح، با استفاده از ابزارهای دقیق تر و تلسکوپ های بزرگ تر به اندازه گیری های نزدیکتری از جرم پی خواهیم برد، ما می توانیم اندازه گیری ها را بهبود بخشیم و اندازه ثابتی برای چگالی میانگین سیارات بدست آوریم که این چگالی می تواند جنس سیارات را مشخص کند، مانند زمین که جنس آن سنگ است و ماه مشتری به نام گانیمد که مخلوطی از سنگ و یخ می باشد. یک یا تعداد بیشتری از این سیارات دارای ماه می باشند و ممکن است بتوانند جزئیات بیشتری از اندازه گیری ها حین عبور را به ما نشان دهند.

کشف موارد مختلف در سیستم TRAPPIST-1 در پاسخ به سوالات کلیدی امری مهم می باشد.

ما همچنین به دنبال شواهدی درباره این موضوع هستیم که ممکن است سیارات جو خود را به علت بادهای مغناطیسی از سمت ستاره از دست داده باشند، و بررسی این موضوع که آیا آب ها در سطح سیارات حفظ می شوند، و سوال اصلی آن است که آیا زندگی در این سیارات به وجود خواهد آمد؟ آیا این سیارات پذیرای زندگی هستند؟ همه اندازه گیری های بالا اجزاء مهمی برای پاسخ به این سوال بزرگ هستند.