سیاره‌ای قابل سکونت و بزرگتر از زمین کشف شد

ستاره شناسان یک ابَرزمین جدید پیدا کرده اند که به دور یک ستاره M- کوتوله (کوتوله قرمز) می چرخد و حدود ۱۳۷ سال نوری با ما فاصله دارد.

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-۷۱۵b نامگذاری شده و شعاع آن حدود ۱.۵۵ زمین است و درمنطقه قابل سکونت ستاره ای قرار دارد. همچنین یک گزینه سیاره ای 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.

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 می کشد تا در مدار فشرده اش یک سفر کوتاه به دور ستاره کوتوله انجام دهد. از آنجا که کوتوله های قرمز، به مراتب کم نورتر از خورشید هستند، در نتیجه این ابر-زمین می تواند 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 M۴ 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 سیاره هایی است که ممکن است دارای آب مایع باشند؛ مرزهای این سیاره ها نامشخص و گاهی متناقض هستند؛ چرا که نوع طیفی ستاره، سپیدایی (بازتاب نور) سیاره ای، جرم و حتی میزبان ابری بودن جو آن می تواند 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 می رسد. این ایده از مقاله ای که در سال ۲۰۱۴ نوشته شده، گرفته شده است. دراین مقاله صحبت از منطقه ای در اطراف یک ستاره مطرح می شود که در آن یک سیاره سنگی بین ۰.۴۲ تا ۰.۸۴۲ به اندازه زمین، تابش خورشیدی دریافت می کند. هر سیاره سنگی ای 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 می رسند.

البته این کشف به چند دلیل دیگر هم هیجان انگیز است. ما در دوره ای زندگی می کنیم که تلسکوپ جیمز وب مورد بهره برداری قرار گرفته و با این تلسکوپ، عصر توصیف دقیق اتمسر فراسیاره ای را شاهد هستیم و می توانیم از سیاره ای با شعاع ۱.۵۵ زمین با منطقه قابل سکونت که TOI-۷۱۵ میزبان آن است و ستاره M۴ 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 می کنند، شکاف در جمعیت سیاره های 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 می شود. در شعاع ۱.۵۵ زمین، TOI-۷۱۵b در این شکاف واقع شده است.

بسیار بعید به نظر می رسد که هیچ سیاره ای در این شکاف شعاعی تشکیل نشده باشد. سیاره ها قطعا در ابتدا بزرگتر هستند و در نهایت جرمشان را از دست داده و در شکاف قرار می گیرند؛ 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 سیاره هایی که در این شکاف قرار دارند، در ابتدای عمرشان بزرگتر بوده اند ولی ستاره های آنها با تبخیر نوری، بخشی از جرم آنها را از بین برده و باعث کوچکتر شدن این سیارات می شوند. به همین خاطر است که گاهی به این شکاف، دره تبخیری نور گفته می شود. 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 می دهند:« اهمیت دره شعاع در پتانسیل آن نهفته است که به ما درباره شکل گیری سیاره ها و تکامل پس از شکل گیری نکاتی را می آموزد. از همین رو، سیاراتی که در داخل این شکاف واقع شده اند، برای درک بیشتر ما از عواملی که آن را خلق می کنند، حیاتی به نظر می رسند.»

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

حالا چه بحث یک شکاف شعاع مطرح باشد و یا یک شکاف چگالی، TOI-۷۱۵b چیزهایی درباره سیارات فراخورشیدی، تبخیر نوری و ماهیت توزیع سیارات فراخورشیدی در اطراف کوتوله های قرمز در اختیار ما قرار می دهند. 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 می خوانیم:« 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 می دهند.

TOI-۷۱۵b هدف اصلی تعیین شده است؛ چون به ستاره خودش نزدیک است. از آنجا که TOI-۷۱۵b یک کوتوله قرمز کوچک است، سیاره هر نوزده روز یکبار به دور آن می چرخد 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 نشانه های امیدوارکننده ای وجود دارد. TOI-۷۱۵ با ۶.۶ میلیارد سال سن، تنها کمی مسن تر از خورشید ماست. به گفته نویسندگان این مقاله، این ستاره درجه کمی از فعالیت های مغناطیسی را نشان می دهد. احتمالا به همین دلیل هم هست که این ستاره در مقایسه با کوتوله های M جوان تر، منحنی های نوری TESS شعله ور ندارد. کوتوله های قرمز شعله های قدرتمندی دارند که می تواند سیاره ها را استریل کند. آنها همچنین می توانند 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 بررسی های بیشتری نیاز است.

سیستم TOI-۷۱۵ یک هدف قانع کننده برای مطالعات بیشتر است و در لیست انتظار است تا جیمز وب در آینده ای 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 دقیق تر 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 سیاره ای توسط TESS کشف شده و اینجاست که سیستم TOI-۷۱۵ اهمیت بیشتری پیدا می کند.