آیا ما در جهان تنها هستیم؟ تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، به دنبال یافتن پاسخ بین 100 هزار سیاره فراخورشیدی است

تا چه میزان منظاره ما منحصربه‌فرد است؟

از زمان تایید وجود اولین سیارات خارج از منظومه شمسی در دهه ۱۹۹۰، دانشمندان بیش از ۶۰۰۰ سیاره به این نام، که "سیارات فراخورشیدی" نیز خوانده می‌شوند، کشف کرده‌اند. اما این مجموعه هنوز به هیچ وجه نماینده جمعیت سیاره‌ای کهل در کهکشان راه شیری نیست: روش‌های تشخیص ما، انواع خاصی از سیارات و به ویژه، ستاره‌هایی که نسبتاً به خورشید نزدیک هستند را ترجیح می‌دهند.

خبر:تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن، که توسط ناسا در ۳۰ آگوست گذشته پرتاب شد.، می‌تواند این وضعیت را تغییر دهد. در ماموریت اصلی خود، که قرار است پنج سال به طول انجامد، او مقادیر عظیمی از ستاره‌ها را مشاهده خواهد کرد و می‌تواند حدود 100 هزار سیاره جدید فراخورشماری را کشف کند.

اما این فراتر از گسترش یک کاتالوگ است: رومن قصد انجام یک شمارش واقعی از جهان‌هایی را که در کهکشان ما ساکن هستند، دارد.

ساخته شده برای دیدن در مقیاس بزرگ

تلسکوپ اصلی رومن قطر ۲.۴ متری دارد که تقریباً مشابه تلسکوپفضایی هابلاما یک تفاوت اساسی وجود دارد: ابزار اصلی آن،ابزار تصویرسازی در میدان وسیع، میدان دید حداقل 100 برابر بزرگتر از تلسکوپ هابل است.

این امکان را فراهم می‌کند تا تلسکوپ بتواند مناطق وسیعی از آسمان را به طور همزمان مشاهده کند. رومن نیز عمدتاً درطول موج نزدیک، که یک ویژگی به ویژه برای مشاهده داخلکهکشان راه شیری، مهم است، جایی که ستاره‌ها بسیار متراکم‌تر هستند و گرد و غبار بین ستاره‌ای، مشاهدات در نور مرئی را دشوار می‌کند. در طول ماموریت خود، تلسکوپ می‌تواند نور حدود یک میلیارد کهکشان را اندازه‌گیری کند، علاوه بر مطالعه صدها میلیون ستاره از کهکشان خود.

و این قابلیت به ویژه برای یافتن سیارات ارزشمند است. فقط داشتن یک تلسکوپ حساس کافی نیست: بلکه باید تعداد زیادی ستاره را برای مدت طولانی مشاهده کرده و تغییرات کوچک در روشنایی آنها را تشخیص داد.

جمعیتی از سیارات که به خوبی نمی‌شناسیم

بزرگترین نوآوری در نانسی گریس رومن، توانایی یافتن دنی‌هایی است که از دست رفتند و خارج از محدوده اصلی کمپین‌های جستجوی سیارات فراخورشیدی.

یکی از تکنیک‌های آن، تکنیکی به نام "از طریق گذر" خواهد بوداز طریق آن، کاهش کوچک در روشنایی یک ستاره هنگام عبور یک سیاره از جلوی آن، تشخیص داده می‌شود. رومن می‌تواند با استفاده از این روش، حدود 100 هزار سیاره فراخورشیدی را پیدا کند، از جمله سیاره‌هایی که در هزاران سال نوری و حتی از طرف دیگر کهکشان قرار دارند.

اما جهش کیفی واقعی با نام "لنز گرانشی"لنز گرانشی.

هنگامی که دو ستاره تقریباً دقیقاً از دید ما با هم قرار می‌گیرند، گرانش ستاره نزدیک‌تر، نور ستاره دورتر را منحرف و تقویت می‌کند. اگر ستاره‌ای که به عنوان لنز عمل می‌کند، سیاره داشته باشد، این سیاره‌ها تغییرات جزئی دیگری را در الگوهای نور ایجاد می‌کنند. این پدیده ممکن است تنها چند ساعت طول بکشد، بنابراین لازم است میلیون‌ها ستاره را با فرکانس بسیار بالایی مشاهده کرد.

هنگامی که یک سیاره فراخورشیدی از جلوی یک ستاره دورتر عبور می‌کند، گرانش آن، مسیر نور ستاره را منحرف می‌کند و در برخی موارد، باعث افزایش موقتی در روشنایی ستاره پس‌زمینه می‌شود، همانطور که توسط یک تلسکوپ مشاهده می‌شود.

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن تقریباً 15 ماه از ماموریت خود را به یک برنامه مشاهده اختصاص می‌دهدکهکشانو، در طول کمپین‌های خاص، چندین بار تکرار می‌کند با فاصله‌های حدود 12 دقیقه. هدف شناسایی هزاران رویداد میکرولنز و استخراج اطلاعات در مورد جمعیت سیاره‌ای از آنها است.

مزیت این تکنیک این است که بسیار حساس به سیاره‌هایی است که در مقایسه با سیاره‌های موجود در کاتالوگ‌های فعلی بسیار متفاوت هستند. این می‌تواند سیاره‌هایی را که در فاصله دور از ستاره‌های خود قرار دارند، از جملهسیاره‌های یخی بزرگشبیه به اورانوس و نپتون، و سیاره‌های سنگی با جرم‌های مشابه با زمین یا حتی مریخ، شناسایی کند. همچنین می‌تواند سیاره‌های رها شده را شناسایی کند، بدنه هایی که از مدار ستاره مادر خود خارج شده و به تنهایی در کهکشان پرسه می زنند.

چند سیستم مانند خودمان وجود دارد؟

این احتمالاً مهمترین سوالی است که تلسکوپ فضایی به آن پاسخ می دهد.

سیاره‌هایی که در حال حاضر می‌شناسیم، نمونه‌ای تصادفی نیستند. بسیار آسان‌تر است که یکسیاره‌ی بزرگ گازیرا پیدا کنیم که به خوبی به دور ستاره‌ی خود می‌چرخد، تا یک سیاره‌ی کوچک که در فاصله‌ای مشابه با زمین از خورشید قرار دارد.

"روان" به ما امکان می‌دهد تا جمعیت‌های سیاره‌ای را در مناطق مختلف کهکشان راه شیری مقایسه کنیم. کاوش ما تا مرکز کهکشان و مناطق دیگر کهکشان، بسیار دورتر از بیشتر سیارات شناخته شده‌ی فعلی، گسترش خواهد یافت. بنابراین، می‌توانیم بررسی کنیم که آیا سیستم‌های سیاره‌ای ویژگی‌های مشابهی دارند، صرف نظر از اینکه کجا شکل گرفته‌اند، یا آیا محیط اطراف ما یک استثنا است.

نتیجه، توزیعی آماری از اندازه‌ها، جرم‌ها و فاصله‌های مدار خواهد بود. به جای اینکه فقط از خود بپرسیم "آیا یک سیاره‌ی دیگر پیدا کردیم؟"، می‌توانیم سوالات بسیار مهم‌تری را مطرح کنیم: چه فرکانسی یک سیاره‌ی شبیه به زمین وجود دارد؟

گامی در جهت جستجوی حیات

تلسکوپ رومی برای تشخیص مستقیم حیات فرازمینی طراحی نشده است. سهم آن پیش از این خواهد بود: شناسایی یک جمعیت بزرگ از سیارات و تعیین اینکه کدام یک برای مطالعه با ابزارهای تخصصی مناسب هستند.

علاوه بر بررسی گسترده سیارات، این تلسکوپ یک فناوری به ویژه جالب را نیز آزمایش می‌کند: یککرونógrafoکه قادر است نور یک ستاره را مسدود کند تا بتوان تصاویر مستقیم از سیارات نزدیک را به دست آورد. هدف آن مطالعه سیارات بزرگ و حلقه‌های مواد در اطراف سایر ستاره‌ها است و نشان دادن تکنیک‌هایی است که می‌توانند توسط تلسکوپ‌های آینده برای عکس گرفتن از سیارات سنگی و احتمالا قابل سکونت استفاده شوند.

تلسکوپ همچنین به مطالعهموضوع می‌پردازدو همچنینانرژی‌های تاریک، تکامل کهکشان‌ها، ابرنواها و سایر پدیده‌های کیهانی. اما میراث او در زمینه سیارات فراخورشیدی می‌تواند به ویژه مهم باشد.

زیرا شاید پاسخ به "آیا ما تنها هستیم؟" با کشف یک تمدن فرازمینی یا تشخیص یک سیگنال از یک دنیای دیگر آغاز نشود. بلکه می‌تواند با یک آمار آغاز شود.

اگر رومن متوجه شود که سیارات کوچک و مدارها مشابه با مدار سیستم خورشیدی ما رایج هستند، زمین دیگر یک مورد استثنایی نخواهد بود. اگر برعکس، سیستم ما به طور غیرمعمول نادر باشد، ما چیزی به همان اندازه جذاب را کشف خواهیم کرد.

رومانو مستقیماً به دنبال زندگی نخواهد بود. او به دنبال چیزی است که باید قبل از آن بدانیم: چه تعداد فرصت برای خلق آن وجود داشته است.

کارلوس وازکز مونزون مشاور نیست، کار می‌کند، سهام ندارد یا از هیچ شرکتی یا سازمانی که می‌تواند از انتشار این مقاله سود ببرد، تأمین مالی دریافت نمی‌کند و تنها ارتباط مهم او، موقعیت علمی‌اش است.