تصویر برداری مستقیم جیمز وب از یک سیاره فراخورشیدی

سال‌های خیلی دور، زمانی که در رصدخانه زعفرانیه تهران، گروهی از دانش آموزان مشتاق قبول کرده بودند پای حرف‌های من بنشینند، هنوز از کشف نخستین نشانه‌های سیاره‌های فراخورشیدی که در سال ۱۹۹۵ میلادی رخ‌داده بود ده سال هم نمی‌گذشت. تعداد کل سیارات فراخورشیدی کشف‌شده شاید به تعداد انگشتان دودست رسیده بود و ما رسماً در گرگ‌ومیش عصر تازه سیاره‌های فراخورشیدی بودیم.

 دوستانم و من در رصدخانه تصمیم گرفتیم دوره‌ای کوتاه بر اساس دانسته‌های اندک خود درباره معرفی این دنیای تازه برای علاقه‌مندان برگزار کنیم. یادم هست در یکی از آن جلسات به دوستان گفتم این حوزه‌ای است که ما امروز نمی‌توانیم داستان‌های پر شوری از عصر طلایی آن برایتان بگوییم. چون چنین عصری هنوز در آستانه ظهور است. اما اگر شما امروز تصمیم بگیرید وارد این حوزه از ستاره‌شناسی شوید، زمانی که به اوج دوران کاری خود برسید عصر طلایی فراخورشیدی ها آغاز شده است.

حالا امروز و چندین و چند سال پس‌ازآن ایام و درحالی‌که تعداد سیارات فراخورشیدی کشف‌شده  به بیش از پنج هزار مورد رسیده و تا همین‌الان دیدگاه ما از پیدایش، تحول و ساختار منظومه‌های سیاره‌ای با آن روزهای، بار دیگر می‌توان تکرار کرد که اکنون در آستانه عصر طلایی مشاهدات دقیق‌تر از سیاره‌های فراخورشیدی هستیم.

آنچه تاکنون از سیارات فراخورشیدی دیده و شنیده  و درک کرده‌ایم همه و همه نتایج سحر این عصر است و باید بمانیم تا صبح دولتش را به نظاره بنشینیم.

وب و جهان هایی در انتظار دیده شدن

جیمز وب که یکی از چهار مأموریت اصلی‌اش بررسی این دنیاهای دوردست و شگفت‌انگیز است در همین چند هفته داده‌های باارزشی از سیاره‌های فراخورشیدی منتشر کرده است. داده‌هایی که بیش از هر چیزی اثبات توانایی ابزار است و حالا کم‌کم داده‌های علمی تحلیل گران سیاره شناسی که بر اساس مشاهدات این تلسکوپ به‌دست‌آمده منتشر می‌شود.

باید به یاد داشت که جیمز وب تنها یکی از نقاط عطف در بررسی سیاره‌های فراخورشیدی است که بر دوش رصدخانه‌ها و رصدهای زمینی  و فضایی بناشده است، خود سنگ بنای نسل بعدی رصدخانه‌های غول‌پیکر و پروژه‌های است که هم از روی زمین و هم از میانه فضا به‌قصد کاوش دنیاهای دور بنا خواهد شد.

دنیای غول‌پیکر و داغ در ۳۸۵ سال نوری زمین

حالا گروهی از سیاره شناسان به رهبری ساشا هینکلی (Sasha Hinkley) از دانشگاه اکستِر (Exeter) در مقاله ای که بر اساس رصدهای خود با جیمز وب تهیه‌ کرده‌اند، تصویر مستقیمی که این ابزار از یک سیاره فراخورشیدی تهیه کرده است را نیز منتشر کرده‌اند. اگرچه این نخستین باری نیست که هدف جیمز وب هدف عکاسی واقع‌شده بود.

محققان این پروژه برای تحقیق خود تلسکوپ وب را به‌سوی هدفی تائید شده نشانه رفتند HIP65426 که نخستین بار در سال ۲۰۱۷ توسط ابزار SPHERE در رصدخانه VLT در شیلی تصویر برداری شده بود. هدف این گروه در کنار بررسی این سیاره محک زدن توانایی جیمز وب در بررسی سیاره‌های فراخورشیدی و مقایسه آن با بهترین ابزارهای موجود بود.

سیاره HIP 65426 b سیاره و دنیای جالبی است. این سیاره غول‌پیکر گازی در فاصله بسیار دوری نسبت به خورشید خود قرار دارد. اگر مقیاس مرجع را منظومه شمسی در نظر بگیرید فاصله این سیاره از خورشیدش بیش از ۱۰۰ برابر دورتر از فاصله زمین تا خورشید است. و ۶۳۰ سال طول می‌کشد تا یک ‌دور سفرش به دور ستاره مادر را تکمیل کند. اما این همه داستان نیست که این سیاره را برای رصدی از دوردست جذاب  می‌کند. این منظومه سیاره‌ای به نسبت جوان است و حدود ۱۴ میلیون سال سن دارد. این سیاره غول‌پیکر باوجود فاصله دوردستش از ستاره مادر هنوز از حرارت روزهای اولیه پیدایش منظومه تب‌دار است و این امر باعث می‌شود تا دمای سطحی آن به ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد.

حجم بزرگ، فاصله از ستاره مادر و دمای بالا سه عاملی است که دست در دست هم امکان عکاسی از این سیاره را  از فاصله حدود ۳۸۵ سال نوری، برای ما زمینیان ممکن کرده است.

نگاه وب به مشتری‌سان جوان و دوردست

جیمز وب برای تصویربرداری از این سیاره از ابزار تاج‌نگار خود استفاده کرده است. این ابزار مانعی در برابر نور درخشان و خیره‌کننده ستاره مادر قرار می‌دهد تا امکان رؤیت اجرام و سیاره‌های احتمالی اطراف آن که درخشش کمتری دارند اما زیر تابش نور ستاره مادر گم می‌شوند مهیا شود.

گروه تحقیقاتی که این تصویر را تهیه کرده است با بررسی آن توانسته اند جرم و ابعاد این سیاره را نسبت به تخمین‌های پیشین بهبود بخشند.

حالا بر اساس این داده‌ها می‌دانیم که این سیاره چیزی در حدود هفت برابر مشتری جرم دارد. جرم بالایی که باعث می‌شود سیاره علاوه بر گرمای ناشی از دوران پیدایش به دلیل فشار گرانش تابشی خفیف از خود داشته باشد. همچنین داده‌های جمع‌آوری‌شده به محققان کمک کرد تا شعاع این سیاره را معادل ۱٫۴ برابر شعاع مشتری تخمین بزنند.

اگرچه سیاره‌های غول‌پیکر گازی مانند مشتری در منظومه شمسی ما و HIP 65426 b نمی‌توانند میزبان حیات – حداقل به آن شکل و شمایلی که ما می‌شناسیم – باشند اما بررسی آن‌ها فراتر از ارزشی که برای درک تحول منظومه‌های سیاره‌ای دارد از منظر بررسی حیات هم مهم است.

می‌دانیم که در منظومه شمسی ما احتمالاً مشتری نقشی اساسی در کمک به شکل‌گیری حیات روی زمین و حمایت از بقای آن بازی کرده است. یکی از نقش‌های مشتری در منظومه شمسی احتمالاً منحرف کردن سیارک‌ها و هسته‌های دنباله‌داری بوده و هست که از نواحی بیرون منظومه راهی مرکز می‌شوند و ممکن است هنگام ورود به نواحی داخلی منظومه با زمین یا سایر سیاره‌ها برخورد کنند.

کشف توان وب

شاید یکی از مهم‌ترین یافته‌های این تحقیق – در کنار داده‌های دیگر به‌دست‌آمده از جیمز وب – اما مربوط به این سیاره نیست. بلکه مربوط به توان جیمز وب باشد. به نظر می‌رسد جیمز وب به دلیل پایداری بیشتری که نسبت به انتظارات قبلی داشته عملکرد بهتری در شکار سیاره‌های فرا خورشیدی دارد. امیلی ریکمن از موسسه علوم تلسکوپ فضایی در این باره می‌گوید بر اساس داده‌های فعلی انتظار ما این است که بتوانیم سیاره‌هایی با یک‌سوم ابعاد مشتری را به‌طور مستقیم تصویربرداری کنیم. بدین ترتیب ما این فرصت را خواهیم داشت تا برای نخستین بار تصاویر مستقیمی از دنیاهایی چون نپتون و اورانوس را تهیه کنیم.

گام بعدی چیست

در هفته‌های آتی اطلاعات و  اخبار  بیشتری از پروژه‌های در حال انجام روی‌داده‌های وب منتشر خواهد شد. در مورد  HIP 65426 b، کوانتا گزارش داده است که این گروه تحقیقاتی قرار است در روزهای آینده کشف آرایه‌ای از مولکول‌ها را در جو یک کوتوله قهوه‌ای که در اطراف ستاره همدم ستار مادر این منظومه می‌گردد را اعلام کنند.

کوتوله‌های قهوه‌ای ابر سیارات یا به عبارت بهتر ستاره‌های نارس هستند. اجسامی با جرم حدود ۲۰ برابر مشتری که جرمشان اندکی ازآنچه برای روشن کردن هسته هیدروژن سوز و تبدیل آن‌ها به ستاره و ورد به رشته اصلی لازم بوده کمتر بوده است.

توان دید امواج فروسرخ جیمز وب عرصه بی‌نظیری برای مطالعه این اجرام نسبتاً سرد عالم را ایجاد کرده است.

آینده فراخورشیدی ها

دشت پرستاره شب و جهان شگفت‌انگیز نجوم دربردارنده رازها و اسرار زیادی است و سؤال‌های بسیاری هنوز بی‌پاسخ است که نسل‌های آینده را به خود مشغول خواهد کرد. سؤالاتی که امروز حتی از وجود آن‌ها بی‌خبریم. اما اگر شما هم سن و سال همان دانش‌آموزانی هستید که حدود دو دهه پیش بر سر کلاس‌های اولیه سیاره‌های فراخورشیدی رصدخانه نشسته بودید و دنبال انتخاب مسیری در دنیای ستاره‌شناسی هستید که زمانی که شما به اوج کاری خود می‌رسید هنوز پررونق و درخشان باشد، سیاره‌های فراخورشیدی هنوز هم یکی از آن حوزه‌های شگفت‌انگیز است.