تا امروز به نظر میرسد زمین پدیدهای کممثل باشد، زیرا اغلب سیاراتی که از زمان کشف نخستین سیاره فراخورشیدی در سه دهه گذشته شناسایی شدهاند، جهانهایی بسیار بزرگ، داغ و عمدتاً گازی بودهاند. بااینحال، این نتیجهگیری بیش از آنکه واقعیت کامل کیهان باشد، بازتاب محدودیتهای فناوری کنونی در شناسایی سیارات کوچکتر و سردتر است. به همین دلیل، این احتمال هست که زمین ما چندان هم منحصربهفرد نباشد.
در چند سال آینده مجموعهای از رصدخانههای جدید قرار است این وضعیت را تغییر دهند. ازجمله این پروژهها میتوان به مأموریت پلاتو (PLATO) از آژانس فضایی اروپا که برای اوایل سال ۲۰۲۷ برنامهریزی شده و آریِل (ARIEL) که برای سال ۲۰۳۱ در نظر گرفته شده، اشاره کرد. مأموریت پلاتو وظیفه کشف سیارات جدید را بر عهده دارد، در حالی که آریِل تمرکز خود را بر بررسی کردن دقیقتر جو سیارات شناختهشده میگذارد.
ماکسیمیلیان گونتر از آژانس فضایی اروپا در گفتوگو با مجله آیافال ساینس توضیح داده است: «پلاتو مأموریتی پیشگامانه است که نهتنها سیارات فراخورشیدی جدید، بهویژه سیارات هماندازه و همجرم زمین با مدارهایی مشابه یک سال زمینی را پیدا میکند، بلکه اطلاعاتی درباره سن ستارگان و خود این سیارات نیز در اختیار ما قرار میدهد.»
مأموریتهای آینده مانند پلاتو و آریِل قرار است دنیاهای جدید، بهویژه سیارات هماندازه زمین را کشف و جو آنها را بررسی کردن کنند
یکی دیگر از تحولاتی که میتواند جستوجوی «زمینهای دیگر» را متحول کند، ساخت نسل جدیدی از رصدخانههای بسیار بزرگ است. یکی از این پروژهها حتی توانایی ثبت تصویر مستقیم از «دوقلوی زمین» را خواهد داشت. باید توجه داشت که این تصاویر به معنای عکسهایی با جزئیات بالا مانند تصاویر ماهوارهای از زمین نیستند. در واقع، ما با چند پیکسل بسیار محدود روبهرو خواهیم بود. اما همین چند پیکسل میتواند اطلاعات ارزشمندی درباره امکان وجود شرایط زیستپذیر در آن سیاره ارائه دهد.
عکسبرداری مستقیم از سیارههای فراخورشیدی تا حد زیادی به کمک «تلسکوپ غولپیکر ماژلان» در صحرای آتاکامای شیلی محقق خواهد شد. این رصدخانه زمینی توسط کنسرسیومی شامل ۱۶ مؤسسه پژوهشی از هفت کشور درحال ساخت است. آینه اصلی آن ۲۵٫۴ متر قطر خواهد داشت و از هفت قطعه دایرهای بزرگ تشکیل میشود. قدرت تفکیک این تلسکوپ حدود ۱۰ برابر تلسکوپ فضایی هابل و حدود چهار برابر تلسکوپ فضایی جیمز وب است.
فناوری در کنار تلسکوپ
ساخت تلسکوپ تنها بخشی از ماجراست. یکی از بزرگترین چالشها در رصدهای زمینی، وجود جو زمین است. هرچند این جو برای زندگی باید، برای تلسکوپها مشکل ایجاد میکند، زیرا آشفتگیهای هوا باعث انحراف در نور لاگینی و تار شدن تصویر میشود.
برای مقابله با این مشکل از فناوری اپتیک تطبیقی استفاده میشود. در این روش، رایانههای بسیار سریع با آینههای انعطافپذیر بهطور مداوم شکل آینه را تنظیم میکنند تا اثرات آشفتگی جوی جبران شود. یکی از ابزارهای کلیدی تلسکوپ ماژلان در این باره، سامانهای به نام جیمگآئو-ایکس (GMagAO-X) است.
در سامانه جیمگآئو-ایکس، تعداد خیلی زیادی قطعه کوچک (بیش از ۲۱هزار محرک) هست که هر کد برنامهام میتوانند بخشهای آینه را دقیق بسیار بالا جابهجا کنند. این قطعات خیلی سریع (بیش از ۲۰۰۰ بار در ثانیه) کار میکنند تا تغییرات لحظهای شکل آینه را اصلاح کنند. هدف این کار این است که لرزشها و آشفتگیهای جو زمین تصویر را خراب نکند و آینه همیشه «درست و دقیق» تنظیم بماند. سامانه نیز به کروناگراف (تاجنگار) مجهز است که نور شدید ستاره را مسدود میکند تا بتوان نور ضعیف بازتابشده از سیارات اطراف آن را دیدن کرد.
ربکا برنستاین، دانشمند ارشد پروژه تلسکوپ ماژلان و اخترشناس مؤسسه کارنگبندیی، دراینباره گفته است: «جیمگآئو-ایکس قادر است تصاویر مستقیم از سیارات بگیرد و حتی حرکت آنها را به دور ستارگانشان دیدن کند. برای نخستین بار میتوانیم سیارات هماندازه زمین را بهصورت مستقیم ببینیم.»
ابزار دیگری به نام جی-سیالایاف نیز برای تحلیل طیفی نور طراحی شده است. این ابزار به دانشمندان کمک میکند ترکیب شیمیایی، جرم و ویژگیهای سیارات احتمالی را بررسی کردن کنند و نیز در مطالعه اجرام فراتر از کهکشان راه شیری نیز یوزرد دارد.
در سوی دیگر، تلسکوپ فوقالعاده بزرگ اروپایی که توسط رصدخانه جنوبی اروپا ساخته میشود، آینهای بهمراتب بزرگتر با قطر ۳۹٫۳ متر خواهد داشت. بااینحال، این تلسکوپ ابزار مشابه جی-سیالایاف را در برنامه اولیه خود ندارد.
برنستاین در این باره توضیح داده است: «جی-سیالایاف تنها طیفنگار نوری با وضوح بسیار بالا است که در دهه نخست بهرهبرداری از سه تلسکوپ بسیار بزرگ برنامهریزی شده است. این ابزار میتواند جرم سیارات هماندازه زمین را در خارج از منظومه شمسی اندازهگیری کند و حتی به دنبال نشانههای زیستی مانند اکسیژن در جو آنها بگردد.»
تحول در شناخت سیارات فراخورشیدی
حتی پیش از آغاز به کار تلسکوپ ماژلان، انتظار میرود کشفیات مهمی انجام شود. از جمله این کشفیات میتوان به بررسی کردن جو سیارات با تلسکوپ فضایی جیمز وب و نیز شناسایی تعداد زیادی سیاره احتمالی با تحلیلهای جدید دادههای ماهواره نقشهبردار فراخورشیدی گذران اشاره کرد.
همزمان، حجم دادههای نجومی نیز بهشتاب درحال افزایش است. رصدخانه ورا روبین هر شب صدها هزار تا میلیونها رویداد آسمانی را ثبت خواهد کرد و تلسکوپهایی مانند ماژلان میتوانند این پدیدههای کمنور را دقیق بیشتری دنبال کنند.
تلسکوپ غولپیکر ماژلان با آینه ۲۵٫۴ متری و فناوری اپتیک تطبیقی پیشرفته، امکان دیدن مستقیم سیارات فراخورشیدی را فراهم میکند
اکنون آینههای اصلی تلسکوپ غولپیکر ماژلان ساخته شده و بسیاری از ابزارهای آن در مراحل پیشرفته توسعه هستند. محل استقرار آن در آتاکاما نیز در حال آمادهسازی است و انتظار میرود بررسی کردن نهایی طراحی در سال ۲۰۲۷ انجام شود.
در مجموع، رصدخانههای فعلی نگاه ما به سیارات فراخورشیدی را تغییر دادهاند، اما نسل جدید آنها میتواند این مسیر را متحولتر کند و ما را به کشف جهانهایی شبیه زمین نزدیکتر سازد.
