سياره‌هاي دور دست

كهكشان ما قطري معادل 100 هزار سال نوري دارد يعني اگر بر فرض مثال روزگاري وسيله‌اي بسازيم كه بتواند با سرعت نور حركت كند، اگر از يك سوي كهكشان عازم سفري به سوي ديگر كهكشان مادري خود (راه شيري)‌ شويم 100 هزار سال در راه خواهيم بود و اين در حالي است كه از زمان ظهور نخستين انسان دانا (هومو ساپينس) روي زمين تنها 200 هزار سال مي‌گذرد. براي آن كه دركي از سرعت نور داشته باشيد بد نيست يك لحظه چشمانتان را ببنديد و تصور كنيد در چنين وسيله‌اي نشسته‌ايد.
با چنين سرعتي مي‌توانيد در بازه زماني كه عدد 1001 را بلند به زبان مي‌آوريد 150 بار از تهران به مشهد رفته و دوباره به تهران بازگرديد حال تصور 100 هزار سال حركت با اين سرعت براي طي كردن قطر كهكشان مي‌تواند چشم‌اندازي از وسعت اين خانه بزرگ مادري ما در جهان را ترسيم كند. بياييد از طريق ديگري سعي كنيم اين ابعاد شگفت‌انگيز را درك كنيم. تخمين زده مي‌شود در كهكشان راه‌شيري حدود 200 ميليارد ستاره، (از جمله خورشيد ما) وجود داشته باشد. به ياد داشته باشيد اين عدد برخلاف ظاهر ساده‌اش نشانگر كميتي بسيار بزرگ است به طوري كه اگر قصد داشته باشيد عدد يك تا يك ميليارد را به طور پي در پي و با سرعتي بسيار زياد بشماريد اين كار حدود 100 سال طول مي‌كشد. (اگر به طور متوسط شمارش هر عدد با توجه به اعداد بزرگي مانند 456234125 حدود 3 ثانيه طول بكشد شما براي شمارش كامل يك تا يك ميليارد نيازمند 3 ميليارد ثانيه يا 95 بيش از سال زمان هستيد، ‌البته مي‌توانيد خودتان هم دست به امتحان بزنيد.)
اين 200 ميليارد ستاره اما در كهكشان دركنار هم قرار نگرفته‌اند، بلكه ميان آنها فواصل بسيار بزرگي وجود دارد مثلا اگر خورشيد را در نظر بگيريد نزديكترين ستاره به ما پروكسيما قنطورس است كه 2/4 سال نوري ازخورشيد فاصله دارد. بياييد دست به يك تغيير مقياس بزنيم تا عمق وسعت كيهانمان را بهتر درك كنيم. فرض كنيد خورشيد (با قطري معادل 109 برابر قطر زمين)‌،‌ پروكسيما قنطورس و تمام فواصل ميان آن را به يك نسبت كوچك كنيم به طوري كه ابعاد خورشيد به اندازه يك پرتقال متوسط شود و هم ارز آن همه فواصل و مقياس‌ها نيز كوچك شود. در اين صورت اگر خورشيد كوچك شده را در كنار برج ميلاد در تهران قرار دهيم ستاره پروكسيما نارنگي كوچكي خواهد بود كه در كنار رودخانه تايمز لندن قرار خواهد داشت. حال در نظر بياوريد كه چنين فواصل عظيمي ميان حدود 200 ميليارد ستاره كهكشان ما برقرار است.
اگر تا اينجا شمه‌اي از ابعاد وسيع كيهان را تجسم كرده‌ايد بد نيست به خاطر آوريد همه آنچه گفته شد مربوط به كهكشان راه‌شيري است كه ميزبان خورشيد و منظومه‌شمسي ما است جهان بسيار بزرگتر از كهكشان ما است و تخمين زده مي‌شود ميلياردها كهكشان در جهان وجود دارند كه هر يك درون خود چنين وسعتي و تعددي از ستاره‌ها را به نمايش مي‌گذارند.
با مرور سريع چنين صحنه‌اي در عالم يكي از قديمي‌ترين سوال‌هايي كه ذهن بشر را به خود مشغول داشته است بار ديگر خود را آشكار مي‌كند: آيا ما در جهاني به اين بزرگي تنها هستيم؟ ‌آيا در گوشه ديگري از اين عالم سياره‌اي همانند زمين وجود دارد كه ميزبان موجودات زنده و حتي هوشمند باشد؟‌
بسياري از محققان بر اين باورند كه اين تنوع عظيم احتمال وجود سياره‌اي زنده را در جايي از كيهان بسيار افزايش مي‌دهد اما براي رسيدن به اين سياره زنده ابتدا بايد از مسير كشف سياره‌هاي فراخورشيدي عبور كرد تا بتوانيم سيارات مناسب زيست را در گام بعدي كشف كنيم.
سيارات فراخورشيدي به معني سياره‌هايي هستند كه به دور ستاره‌هايي غير از خورشيد درحال چرخشند
سيارات فراخورشيدي به معني سياره‌هايي هستند كه به دور ستاره‌هايي غير از خورشيد درحال چرخشند. اگرچه وجود چنين سياراتي تا سال 1988 تاييد نشدند اما بحث‌ها درباره وجود آنها به زماني خيلي قبل‌تر از اين تاريخ باز مي‌گردد. يكي از پيشگاماني كه در باره امكان وجود اين سيارات ابراز نظر كرده است،‌ جوردانو برونو است او در قرن 17 ميلادي نظريات جنجال برانگيزي را در كنار اعتقاد به خورشيد مركزي كپرنيكي مطرح كرد كه عاقبت باعث خشم كليسا و سوزاندن او شد. يكي از نظريات او امكان وجود سياراتي مانند زمين به دور ستاره‌هايي ديگر و حتي امكان وجود حيات روي آنها بود. سر ايزاك نيوتون نيز در يكي از رساله‌هاي خود به امكان وجود چنين سياراتي اشاره مي‌كند و آنها را تابع قوانين جاذبه خود مي‌داند و اتفاقا همين نقطه، ‌آغاز راه كشف اين دنياهاي دور دست است.
در قرن 19بحث روي چنين سياره‌هايي جنبه علمي بيشتري به خود گرفت در سال 1855 ميلادي كاپيتان جاكوب از كمپاني هند شرقي اعلام كرد حدس مي‌زند بر اساس بررسي‌هايي كه در رصد خانه مدرس انجام داده و بررسي مدار ستاره‌هاي سيستم 70 مارافساي، ‌جسمي سياره‌اي در مدار اين ستاره وجود دارد. اين ادعا بحث‌هاي فراواني را در پي داشت به طوري كه در دهه 1890 توماس سي،‌ از دانشگاه شيكاگو با تكميل اين بررسي‌ها ادعا كرد اين سيستم ميزبان سياره‌اي با دوره تناوب 36 سال است و چندي بعد فارست مولتون در مقاله‌اي امكان وجود اين سياره را به دليل ناپايداري مداري كه به وجود مي‌آورد رد كرد. در دهه 1950 نيز بررسي‌هايي روي ستاره بارنارد انجام شد و ادعاهايي در رابطه با وجود سياره‌اي در مدار آن مطرح شد كه به زودي اشتباه بودن آن آشكار شد. در اين دوران اگرچه هنوز سياره فراخورشيدي كشف نشده بود اما اعتقاد به وجود آنها از حوزه فانتزي خارج شده بود و دانشمندان آن را به عنوان واقعيتي موجود در جهان پذيرفته بودند و تنها منتظر فرصتي براي شكار آنها بودند.
سال 1988 نخستين كشف تاييد شده به وقوع پيوست در اين سال 3 دانشمند كانادايي به نام‌هاي بروس كمپبل، ‌جي اي والكر و اس يانگ توانستند با بررسي تغييرات سرعت شعاعي (كه يكي از روش‌هاي اصلي آشكار كردن سيارات فراخورشيدي به شمار مي‌رود) وجود سياره‌اي به دور ستاره گاما قيفاووس را مشخص كنند اين كشف تا چند سال موضوع بحث محافل نجومي بود علت اصلي طولاني شدن بحث‌ها در اين خصوص به اين موضوع برمي‌گشت كه رصدهاي انجام شده در مرزهاي توانايي‌هاي ابزارهاي رصدي آن دوران قرار داشت و امكان بروز خطا در آنها بسيار بالا بود. بسياري نيز اين ايده را مطرح مي‌كردند كه ممكن است جرمي كه وجود آن در اثر تاثيرات گرانشي بر ستاره مادر پيدا شده است، يك كوتوله قهوه‌اي باشد ستاره‌هاي نارسي كه در رده ميان ستاره‌ها و سيارات قرار مي‌گيرند. اين بحث‌ها همچنان ادامه يافت تا با توسعه ابزارهاي تشخيص و رصد سرانجام در سال 2003 مشخص شد حدس اوليه مبني بر وجود سياره‌اي به دور ستاره گاما قيفاووس را تاييد كرد و اين زماني بسيار پس از آن بود كه وجود سيارات ديگري به دور ستاره‌هاي ديگر تاييد شده بودند. اگرچه اين حدس اولين حدس درستي بود كه از وجود يك سياره فراخورشيدي ارائه شد اما نخستين سياره‌اي كه وجودش به دور ستاره‌اي از رشته اصلي (ستاره‌هايي مانند خورشيد كه مرحله اصلي عمر خود را مي‌گذرانند) اثبات شد. اين كشف در 6 اكتبر سال 1995 و توسط 2 دانشمند دانشگاه جنو به نام‌هاي مايكل مايور و دايدر كوئلز، صورت پذيرفت و آنها توانستند ثابت كنند سياره‌اي به دور ستاره رشته اصلي 51 فرس اعظم در حال چرخش است. به اين ترتيب اين تاريخ را بايد تاريخ ورود رسمي سيارات فراخورشيدي به فهرست‌هاي نجومي به شمار آورد از آن زمان تاكنون تعداد بسيار زيادي سياره فراخورشيدي كشف شده‌اند. براساس آمار رسمي سايت شكار سيارت فراخورشيدي سازمان ناسا، تاكنون ما توانسته‌ايم 353 سياره فراخورشيدي را كشف كنيم كه در برخي از موارد 2 يا چند مورد از آنها منظومه‌اي را به دور يك ستاره تشكيل مي‌داده‌اند به اين ترتيب كه 297 ستاره ميزباني اين سيارات را بر عهده دارند.
با رشد ابزارهاي زميني و فضايي هر روز بر تعداد اين سيارات افزوده مي‌شود، اما همه اين سيارات با روش‌هاي غيرمستقيم كشف شده‌اند. به دليل كوچك بودن سيارات در مقايسه با ستاره‌ها و فواصل بسيار دور دست آنها با ما عملا شانس تصويربرداري مستقيم از آنها بسيار پايين است و تاكنون بهترين ابزارهاي زميني و فضايي تنها توانسته‌اند تصاوير مبهمي از چند مورد معدود از اين سيارات تهيه كنند. به همين دليل بايد به سراغ روش‌هاي غيرمستقيم رفت. در اين روش‌ها به طور كلي به تاثيراتي توجه مي‌شود كه وجود جرمي نظير يك سياره (كه قابل رويت نيست) بر رفتار ستاره مادر خود مي‌گذارد.
اين تاثير مي‌تواند در اثر تاثيرات گرانشي، اثر خود را بر شكل مدار يا جابه‌جايي اندك و لنگ زدن ستاره مادر نشان دهد يا در ميزان نور رسيده از ستاره مادر. روش اخير كه به روش گذر معروف است يكي از رايج‌ترين روش‌ها براي جستجوي سيارات فراخورشيدي است كه اكثر اين سيارات نيز به همين روش كشف شده‌اند. در اين روش دانشمندان به دنبال سياراتي مي‌گردند كه مدار آنها از ديد ما روي زمين، از مقابل قرص ستاره مادرشان عبور مي‌كند به اين معني كه وقتي از زمين به آنها نگاه مي‌كنيم در بخشي از حركت انتقالي خود براي مدتي از مقابل قرص ستاره مادر رد مي‌شوند و يك كسوف كوچك يا به عبارت بهتر گذر را به وجود مي‌آورند. حال اگر شما از روي زمين به طور منظم به رصد ستاره‌اي بپردازيد كه چنين سياره‌اي را بر گرد خود دارد و ابزار شما به نورسنج‌هاي دقيق مجهز باشد هنگام عبور آن سياره از مقابل قرص ستاره مادرش، متوجه كاهش اندك افت نور ستاره خواهيد شد. اگر اين كاهش موقت نور به طور منظم تكرار شود مي‌توان مطمئن بود سياره‌اي با دوره تناوب مشخص در اطراف آن ستاره وجود دارد. شايد به نظر برسد احتمال كشف سياره‌اي با اين روش بسيار پايين است چون شرط لازم براي پيدا كردن آن اين است كه مدار سياره در شرايط بسيار ويژه‌اي نسبت به زمين قرار گرفته باشد. واقعيت نيز همين است،اما بار ديگر به تعداد ستاره‌هايي كه در كهكشان ما وجود دارد فكر كنيد. بالا بودن اين تعداد باعث مي‌شود تعداد ستاره‌هايي كه ميزبان سياراتي با چنين ويژگي هستند به شكل چشمگيري افزايش پيدا كند و باعث شود اين روش به يكي از محبوب‌ترين روش‌هاي كشف سيارات فراخورشيدي تبديل شود. روشي كه امروز دامنه استفاده از آن از تلسكوپ فضايي كپلر كه قرار است به شكار سيارات زمين مانند برود تا رصدخانه‌هاي آماتوري را شامل مي‌شود.
سيارات فراخورشيدي كه شايد بتوان كشف آنها را آغاز عصر جديدي در دانش سياره‌شناسي دانست، اهميتي فوق‌العاده براي محققان دارند. تنها جويندگان حيات در ديگر نقاط كيهان نيستند كه علاقه‌مند يافتن اين سيارات به شمار مي‌روند بلكه محققاني كه در زمينه پيدايش و تحول منظومه شمسي مطالعه مي‌كنند نيز به اين سيارات علاقه‌مندند هر يك از اين سيارات در مرحله‌اي از تكامل منظومه سياره‌اي خود قرار دارند و به اين ترتيب مي‌توانند به دانشمندان كمك كنند تا مراحل مختلف شكل‌گيري و تحول منظومه شمسي خودمان را درك كنند. نكته جالب اين كه در ابتدا دانشمندان اميدوار بودند با كشف سيارات فراخورشيدي ايرادهاي جزيي كه در تئوري تكامل منظومه شمسي وجود داشت را برطرف كنند، اما اينك با كشف اين سيارات آنها در صحت اين نظريه نيز در حال بازنگري هستند و گمان مي‌كنند حداقل بايد سناريوهاي ديگري براي پيدايش منظومه شمسي نيز در كنار نظريه رايج ارائه دهند. يكي از مشكلات را براي نظريه پيدايش منظومه شمسي، كشف سيارات فراخورشيدي به وجود آورد كه به مشتري‌هاي داغ معروف شده‌اند. اين سيارات ابعادي در حد سياره مشتري دارند و به دور ستاره‌هاي خورشيد مانندي در حال گردش هستند با اين تفاوت كه در فاصله بسيار نزديكي نسبت به ستاره مادر خود قرار دارند. به طوري كه اگر اين سيارات را به منظومه شمسي خودمان منتقل كنيم به جاي آن كه در دوردست‌هاي منظومه و در جاي فعلي مشتري قرار گيرند در مداري به فاصله مدار عطارد از خورشيد يا حتي نزديك‌تر از آن قرار مي‌گيرند. اين موضوع چندان با نظريه رايج شكل‌گيري سيارات منظومه شمسي كه معتقد به نوعي ترتيب قرارگيري سيارات بر مبناي چگالي آنها است، مطابق نيست.
بسياري اميدوارند كشف سيارات فراخورشيدي بيشتر كمك كند تا سوال‌هاي قديمي در اين زمينه پاسخ داده شده و راه‌حل‌هاي تازه‌اي پيرامون مساله تولد و تحول منظومه‌هاي سياره‌اي ارائه شود.
اما هنوز محدوديت‌هاي بسياري پيش روي دانشمندان قرار دارد. يكي از اهداف اصلي محققان از اين جستجوي طولاني پيدا كردن سيارات زمين مانند است تا الان تقريبا همه سيارات يافت شده در منظومه‌هاي فراخورشيدي، سيارات گازي غول پيكر هستند و هنوز سياره زمين مانندي كشف نشده است. اهميت كشف سيارات زمين مانند براي هدف غايي اين پروژه كه يافتن زيستگاه‌هاي احتمالي حيات در ديگر نقاط كيهان است بسيار مهم است. اگرچه حيات ممكن است در هر جايي از كيهان شكل بگيرد و شايد هم اينك نوعي از آن به شكلي در اقمار مشتري و به تبع آن اقمار احتمالي سيارات گازي فرا خورشيدي وجود داشته باشد، تشخيص چنين نوعي از حيات از زمين و با امكانات امروزين ما بسيار دشوار است. به همين دليل يك راه حل معقول پيدا كردن جاهايي در كيهان است كه مي‌دانيم حداقل يك بار تجربه ميزباني حيات را داشته‌اند و چنين جايي كه مي‌شناسيم تنها سياره زمين است به همين دليل جستجو به دنبال سيارات سنگي در ابعاد زمين كه در فاصله مناسب دمايي از ستاره مادر كه اصطلاحا كمربند حيات ناميده مي‌شود قرار داشته باشند مي‌تواند نقاطي از كيهان را به ما معرفي كند كه احتمال شكل‌گيري حيات در آنها بيش از ساير نقاط است.
فضا پيماي كپلر كه چند روز پيش 150 روز اقامت در مدارش را پشت‌سر گذاشت با كمك ابزارهاي دقيق و پيشرفته خود اميدوار است بتواند با استفاده از روش گذر سياره‌اي، سيارات زمين مانند را كشف كند و داستان سيارات فراخورشيدي را گامي به پيش ببرد.
امروز سيارات فراخورشيدي در راس فهرست اولويت‌هاي بسياري از رصدخانه‌هاي جهان قرار دارند و بسياري از محققان رشته مختلف ستاره‌شناسي تمركز خود را روي اين دنياهاي دوردست و ناشناخته قرار داده‌اند. بي‌شك در طي ساليان آينده اين موضوع در رده داغ‌ترين موضوعات علم قرار خواهد داشت و عرصه‌هاي جديدي را به روي انسان امروزين باز خواهد كرد. خوشبختانه با بهبود ابزارهاي ديجيتال نجومي فرصت مشاركت در بررسي و كشف اين سيارات براي منجمان آماتور نيز فراهم شده است و آنها مي‌توانند با تلسكوپ‌هاي معمولي كه در بازار ابزارآلات نجومي ايران نيز يافت مي‌شود به صف جستجوگران سيارات فراخورشيدي بپردازند و اطلاعات خود را با دانشمندان شريك شوند.
بازه سوال‌هاي وسيعي كه اين سيارات قادر به پاسخگويي آنها خواهند بود به قدري متنوع و اساسي است كه شور و هيجان خاصي را به اين بررسي علمي وارد كرده است شايد اگر شما هم منجم آماتور علاقه‌مندي هستيد كه ابزار مناسبي در اختيار داريد يا در آستانه انتخاب رشته دانشگاهي هستيد كه در آينده بتواند در مرزهاي علم نقش‌آفريني داشته باشد، بد نباشد كه بيشتر و جدي‌تر به دنياهاي دوردستي فكر كنيد كه در اين جهان پهناور وجود دارند و منتظرند تا به دام شكارچيان صبور و با پشتكار زميني بيفتند.

پوريا ناظمي
www.jamejamonline.ir

مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات مقالات آموزشگاه رایانه اخبار ایران و جهاناخبار ایران و جهاناخبار ایران و جهانبانک سوال و جوابجوان امروزدانلود نرم افزار