سیارات فراخورشیدی؛ در جستجوی زمین‌های دیگر!

تا چند دهه پیش، تنها سیاره‌هایی که می‌شناختیم همان هشت سیاره‌ی منظومه‌ی خودمان بودند (البته 9 سیاره، چون آن موقع پلوتو هم سیاره محسوب می‌شد). اخترشناسان گمان می‌کردند باید ستارگان دیگر هم میزبان سیاراتی باشند، اما هیچ مدرکی برای اثبات این فرضیه نداشتند تا اینکه در سال ۱۹۹۲، اولین سیاره‌ی فراخورشیدی کشف شد. سیاره‌ای به میزبانی یک ستاره‌ی نوترونی به نام PSR B1257+12.

از آن زمان تا امروز، اکتشافات با سرعت سرسام‌آوری پیش رفته است. بر اساس آخرین داده‌های بایگانی سیارات فراخورشیدی ناسا (NASA Exoplanet Archive) در تاریخ ۴ ژوئن ۲۰۲۶، تعداد سیارات فراخورشیدی تأیید شده به ۶,۲۹۸ عدد رسیده است که در ۴,۷۰۹ سامانه‌ی سیاره‌ای قرار دارند و از این میان، ۱,۰۵۴ سامانه دارای بیش از یک سیاره هستند.

اما سوال اصلی این است که آیا در میان این هزاران سیاره، دنیایی شبیه به زمین وجود دارد؟ آیا جایی بیرون از کمان شوک خورشید، سیاره‌ای با اقیانوس‌های آبی، هوای قابل تنفس، و شاید حتی حیات وجود دارد؟

در این مقاله با سیارات فراخورشیدی آشنا می‌شویم. خواهیم دید چگونه این جهان‌های دور را کشف می‌کنیم، چه انواعی از آنها وجود دارد، و چرا اخترشناسان به دنبال یافتن زمین ثانی هستند.

سیاره‌ی فراخورشیدی چیست؟

به سیاره‌ای که به دور ستاره‌ای غیر از خورشید می‌چرخد، سیاره فراخورشیدی یا Exoplanet می‌گویند. این سیارات از نظر جرم، اندازه، ترکیب و فاصله از ستاره‌ی خود بسیار متنوع هستند؛ از سیارات سنگی کوچک مثل زمین گرفته تا غول‌های گازی چندین برابر مشتری!

تعریف رسمی

بر اساس تعریف اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم (IAU) که در سال ۲۰۱۸ به‌روز شد، یک سیاره‌ی فراخورشیدی باید سه شرط داشته باشد.

۱. جرم واقعی آن کمتر از حد همجوشی دوتریوم باشد (حدود ۱۳ برابر جرم مشتری). اگر جرم از این حد بیشتر، جسم در دسته‌ی کوتوله‌ی قهوه‌ای قرار می‌گیرد.

۲. به دور یک ستاره، کوتوله‌ی قهوه‌ای یا بازمانده ستاره‌ای مانند تپ‌اختر بچرخد و آزادانه در فضا شناور نباشد. اجرام شناور آزاد، سیارات سرگردان نامیده می‌شوند.

۳. نسبت جرم آن به جرم جسم مرکزی به اندازه‌ای باشد که تحت ناپایداری مداری قرار نگیرد. این یک شرط ریاضی است که برای تشخیص سیاره از جفت‌های نزدیک ستاره‌ای استفاده می‌شود. به طور خلاصه یعنی مدار ناپایدار نداشته باشد و مسیر حرکتش تقریباً مشخص باشد.

کم‌جرم‌ترین و پرجرم‌ترین

کم‌جرم‌ترین سیاره‌ی فراخورشیدی شناخته شده Draugr (PSR B1257+12 b) با جرمی حدود دو برابر ماه است.

پرجرم‌ترین سیاره‌ی ثبت شده در بایگانی ناسا نیز HR 2562 b با جرم حدود ۳۰ برابر مشتری است (هرچند برخی آن را به دلیل جرم بالا، کوتوله‌ی قهوه‌ای می‌دانند و ما نیز معتقدیم کوتوله‌ی قهوه‌ای است).

تفاوت سیارات فراخورشیدی با سیارات منظومه‌ی شمسی

در منظومه‌ی خودمان، سیارات به سه دسته تقسیم می‌شوند. سیارات سنگی (عطارد، زهره، زمین، مریخ)، غول‌های گازی (مشتری و زحل)، و غول‌های یخی (اورانوس و نپتون). اما در میان سیارات فراخورشیدی، انواعی وجود دارند که در منظومه‌ی خودمان نداریم، مانند مشتری‌های داغ که غول‌های گازی بسیار نزدیک به ستاره‌ی خود هستند، مانند Pegasi b. و ابرزمین‌ها که سیاراتی با جرم بیش از زمین و کمتر از نپتون هستند. جلوتر با انواع سیارات فراخورشیدی آشنا می‌شویم.

تاریخچه‌ی کشف سیارات فراخورشیدی

گمانه‌زنی‌های اولیه

ایده‌ی وجود سیارات به دور دیگر ستارگان، سابقه‌ای طولانی دارد. در قرن شانزدهم، فیلسوف ایتالیایی جوردانو برونو (که بعداً به جرم نظریه‌هایش سوزانده شد) معتقد بود ستارگان ثابت مانند خورشید هستند و سیاراتی به دور آنها می‌چرخند. در قرن هجدهم، آیزاک نیوتن نیز در کتاب خود، یعنی اصول ریاضی فلسفه‌ی طبیعی به این امکان اشاره کرد.

اما برای قرن‌ها، هیچ مدرکی برای اثبات این فرضیه وجود نداشت. چون تلسکوپ‌ها به اندازه‌ی کافی قدرتمند نبودند و ستاره‌شناسان نمی‌توانستند سیاره‌های برون‌منظومه‌ای ببینند.

ادعاهای کشف نادرست (قرن ۱۹ و ۲۰)

ستاره‌ی بارنارد (Barnard’s Star)، در دهه‌ی ۱۹۶۰، پیتر فن دکمپ ادعا کرد که این ستاره‌ی نزدیک دارای دو سیاره به اندازه‌ی مشتری است. اما بعدها مشخص شد که خطاهای ابزاری باعث این اشتباه شده بود. البته سال 2007 یک سیاره برای ستاره‌ی بانارد پیدا شده است. پس کسی چه می‌داند؟ شاید آن خطای ابزاری واقعاً یک سیاره بوده است. ولی دکمپ دلایل خوبی نداشت و همچنین او دو سیاره پیدا کرده بود.

اولین کشف موفق

بالاخره در سال ۱۹۹۲، اخترشناسان لهستانی – آمریکایی، الکساندر وولشچان و دیل فریل اولین سیارات فراخورشیدی تأیید شده را کشف کردند. آنها با استفاده از روش زمان‌سنجی تپ‌اختر (Pulsar Timing) که توضیح خواهیم داد، دو سیاره (و بعداً سه سیاره) را به دور تپ‌اختر PSR B1257+12 پیدا کردند. این سیارات که بعدها دراوگر (Draugr) و پولترگِیست (Poltergeist) نام گرفتند، به ترتیب جرمی حدود دو برابر و چهار برابر ماه داشتند.

انقلاب بزرگ

در سال ۱۹۹۵، اخترشناسان سوئیسی میشل مایور و دیدیه کلوز اعلام کردند که سیاره‌ای به اندازه‌ی مشتری را به دور ستاره‌ی ۵۱ فرس اعظم کشف کرده‌اند. این سیاره که بعداً بلروفون (Bellerophon) نام گرفت، با دوره‌ی مداری تنها ۴.۲ روز به دور ستاره‌اش می‌چرخید که فاصله‌ای بسیار کمتر از فاصله‌ی عطارد تا خورشید است. این کشف، اولین سیاره‌ی فراخورشیدی به دور یک ستاره‌ی معمولی بود و همچنین وجود مشتری‌های داغ را اثبات کرد، سیاراتی غول‌پیکر که بسیار نزدیک به ستاره‌ی خود می‌چرخند، چیزی که مدل‌های قبلی شکل‌گیری سیارات پیش‌بینی نمی‌کردند.

مایور و کلوز به خاطر این کشف، در سال ۲۰۱۹ جایزه‌ی نوبل فیزیک را دریافت کردند.

عصر طلایی کپلر (۲۰۰۹-۲۰۱۸) و انفجار اکتشافات

در سال ۲۰۰۹، ناسا تلسکوپ فضایی کپلر (Kepler) را به فضا پرتاب کرد. این تلسکوپ با استفاده از روش گذر (ترانزیت) که توضیح خواهیم داد، به مدت ۹ سال ناحیه‌ای از آسمان را رصد کرد و هزاران سیاره‌ی فراخورشیدی را کشف کرد. کپلر ثابت کرد که سیارات به اندازه‌ی زمین در کهکشان راه شیری بسیار رایج هستند.

بر اساس داده‌های کپلر، تخمین زده می‌شود که حدود ۲۰٪ ستارگان مشابه خورشید، یک سیاره به اندازه‌ی زمین در منطقه‌ی قابل سکونت خود (Habitable zone) داشته باشند.

امروز و فردا

پس از کپلر، مأموریت‌هایی مانند تس (TESS) و تلسکوپ فضایی جیمز وب ادامه‌‌ی این راه بوده‌اند. بر اساس آخرین داده‌های بایگانی ناسا در ماه ژوئن سال ۲۰۲۶، تعداد سیارات فراخورشیدی تأیید شده از مرز ۶,۲۹۸ سیاره عبور کرده است. و این تنها آغازی است بر کاوش جهان‌های دیگر.

روش‌های کشف سیارات فراخورشیدی

تشخیص یک سیاره در آن سوی منظومه، آن هم در کنار ستاره‌ای که میلیاردها بار درخشان‌تر است، اصلاً کار آسانی نیست. اخترشناسان برای غلبه بر این چالش، روش‌های هوشمندانه و غیرمستقیمی ابداع کرده‌اند. در اینجا به مهم‌ترین آنها اشاره می‌کنیم.

۱. روش گذر (Transit Method)

اگر صفحه‌ی مداری یک سیاره به گونه‌ای باشد که از دید تلسکوپ ما، از مقابل قرص ستاره‌اش عبور کند، مقدار نوری که از آن ستاره دریافت می‌کنیم به مقدار بسیار جزئی کاهش می‌یابد. این کاهش نور که اثر گذر نام دارد، می‌تواند به صورت دوره‌ای تکرار شود. با اندازه‌گیری میزان افت نور و مدت زمان دورهی کاهش، می‌توان اندازه‌ی سیاره و دوره‌ی مداری را تخمین زد. این روش که توسط تلسکوپ فضایی کپلر (Kepler) به کار گرفته شد، موفق‌ترین روش کشف سیارات فراخورشیدی بوده است.

این روش همچنین امکان مطالعه‌ی اتمسفر سیاره را نیز فراهم می‌کند اما برای تعداد کمی از سیارات کاربرد دارد زیرا صفحه‌ی مداری مقدار خیلی بیشتری از آن‌ها به سمت ما نیست.

۲. روش سرعت شعاعی (Radial Velocity) یا طیف‌سنجی اثر داپلر

یک سیاره در واقع به دور ستاره نمی‌چرخد، سیاره به دور مرکز جرم مشترکش با ستاره حرکت می‌کند. خود ستاره نیز حول مرکز جرم در حرکت است اما چون جرم ستاره بسیار بیشتر از سیاره است، مرکز جرم مشترک، داخل ستاره و نزدیک به مرکز آن است. ولی باز هم مقدارش آنقدری هست که از چشم ما پنهان نماند. حرکت ستاره به دور مرکز جرم، از دید زمین شبیه به جلو و عقب رفتن ستاره است. این حرکت رفت و برگشت ستاره اگرچه بسیار ناچیز است، باعث جابه‌جایی در طیف نوری آن یعنی انتقال به سرخ و آبی می‌شود. با اندازه‌گیری دقیق این جابه‌جایی‌ها با استفاده از ابزارهای دقیق طیف‌سنج مانند HARPS در شیلی و ESPRESSO که مخفف‌های بی‌معنی و طنازانه‌ی منجمان هستند، می‌توان به وجود سیاره پی برد و جرم آن را تخمین زد.

این روش اولین‌بار یک سیاره را به دور 51 Pegasi b کشف کرد. با این روش می‌توان جرم سیاره را تخمین زد و برای طیف وسیعی از ستاگان قابل استفاده است اما برای سیارات بزرگ و نزدیک، نیاز به دقت بالاتری دارد.

۳. ریزهمگرایی گرانشی (Gravitational Microlensing)

بر اساس نسبیت عام، اجرام پرجرم می‌توانند نور را خم کنند. اگر یک ستاره با سیاره‌اش از مقابل یک ستاره‌ی دورتر عبور کند، گرانش ستاره‌ی نزدیک‌تر مانند یک عدسی عمل کرده و نور ستاره‌ی پس‌زمینه را به طور موقت خمیده و بزرگ‌نمایی می‌کند که در رصدها مشخص میشود. حضور یک سیاره می‌تواند برای مدت کوتاهی این بزرگ‌نمایی را به شیوه‌ای خاص تغییر دهد. این روش عملاً محدودیت فاصله را ندارد و برد خیلی بیشتری دارد. اما یک رویداد غیر‌قابل تکرار است و در رصدهای بعدی قابل پیگیری نیست.

ریزهمگرایی برای سامانه‌های متحرک با سرعت بالاتر و سیارات سرگردان قابل استفاده است. مثلاً تصویر زیر برای سیاراه‌ی سرگردان:

همچنین برای سامانه‌های متحرک:

۴. تصویربرداری مستقیم (Direct Imaging)

این روش دشوار، مستلزم خنثی کردن نور خیره‌کننده‌ی ستاره است تا بتوان نور بسیار ضعیف سیاره را مستقیم پیدا کرد. با استفاده از ابزارهایی به نام تاج‌نگار (Coronagraph) که نور ستاره را مسدود می‌کند، اخترشناسان توانسته‌اند تصاویر مستقیمی از چند سیاره‌ی غول‌پیکر که در فاصله‌ی دوری از ستاره‌ی خود قرار دارند ثبت کنند. این روش امکان مطالعه‌ی مستقیم جو و رفتار فیزیکی سیاره را فراهم می‌کند. اما فقط برای سیارات نورانی جوان، بزرگ و دارای فاصله‌ی زیاد از ستاره کاربرد دارد.

۵. زمان‌سنجی تپ‌اختر (Pulsar Timing)

این روش خاص، برای ستارگان نوترونیِ در حال چرخش سریع که تپ‌اختر (Pulsar) نام دارند به کار می‌رود. هرگونه بی‌نظمی در تپش‌های فوق‌العاده منظم این ستاره‌ها می‌تواند ناشی از وجود سیاره‌ای باشد که به دور آنها می‌چرخد. اولین سیارات فراخورشیدی تأیید شده در سال ۱۹۹۲ نیز با همین روش به دور یک تپ‌اختر کشف شدند. از این روش به دلیل حساسیت بالا می‌توان برای شناسایی سیارات بسیار کوچک هم استفاده کرد اما فقط برای تپ‌اخترها کار می‌کند.

6. تغییر زمان گذر (TTV)

این یک ترفند هوشمندانه است. وقتی چند سیاره در یک سامانه وجود داشته باشند، گرانش آنها بر همدیگر تأثیر می‌گذارد و باعث می‌شود زمان عبور گذر سیاره از مقابل ستاره، کمی زودتر یا دیرتر از حد انتظار رخ دهد. با اندازه‌گیری این تغییرات جزئی در زمان گذر، می‌توان به وجود سیارات دیگر (حتی آنهایی که خودشان عبور نمی‌کنند) پی برد.

این روش به ویژه برای کشف سیارات در سامانه‌های چندسیاره‌ای مانند TRAPPIST-1 با ۷ سیاره بسیار مؤثر بوده است. همچنین در سال ۲۰۲۶، تلسکوپ تس (TESS) با همین روش ۲۷ سیاره‌ی احتمالی جدید در سامانه‌های دوتایی کشف کرد. مزیت این روش، کشف سیاراتی است که خودشان گذر ندارند اما برای کشف آن‌ها نیاز به رصد طولانی مدت است.

7. تغییر زمان گرفت (ETV)

این روش مشابه TTV است، اما برای سامانه‌های دوتایی به کار می‌رود. در این سامانه‌ها، دو ستاره مرتباً از مقابل هم عبور می‌کنند و گرفتگی ایجاد می‌شود. البته مجموعه کاملاً تاریک نمی‌شود ولی وقتی یک ستاره مقابل دیگری قرار گیرد، قدر ظاهری مجموع دو ستاره کاهش پیدا می‌کند و نور کمتری به ما می‌رسد. اگر سیاره‌ای به دور این جفت ستاره بچرخد، گرانش آن باعث می‌شود زمان این گرفتگی‌ها به طور دوره‌ای تغییر کند. این روش قدیمی‌تر از TTV است و اولین بار برای تأیید وجود سیاره در سامانه‌های دوتایی استفاده شد. در واقع این تنها روش عملی برای کشف سیاره در سامانه‌های دو یا چندتایی است ولی فقط برای همان سامانه‌ها کاربرد دارد.

8. مدولاسیون روشنایی مداری (Orbital Brightness Modulation)

این روش بر این اصل استوار است که یک سیاره به ویژه سیارات داغ و نزدیک به ستاره، نور ستاره‌ی خود را جذب و سپس به صورت گرما بازتاب می‌کند. با چرخش سیاره به دور ستاره، مقدار نوری که از سمت روز و شب سیاره به ما می‌رسد تغییر می‌کند. همچنین خود سیاره نیز تابش حرارتی از خود ساطع می‌کند که با چرخشش تغییر می‌کند. با اندازه‌گیری این تغییرات بسیار ظریف در روشنایی کلی سامانه، می‌توان به وجود سیاره پی برد و حتی نقشه‌ی سطحی توضیع دمایی از آن تهیه کرد. اما فقط برای سیارات نزدیک به ستاره و سیارات داغ کاربرد دارد.

9. اخترسنجی (Astrometry)

این روش که قدیمی‌ترین روش مورد استفاده است، به جای اندازه‌گیری سرعت ستاره، به دنبال اندازه‌گیری جابه‌جایی موقعیت خود ستاره در آسمان است. این جابه‌جایی به دلیل گرانش سیاره رخ می‌دهد. اگرچه این روش به دلیل دقت بسیار پایین تلسکوپ‌های قدیمی موفق نبود، اما تلسکوپ‌های جدید مانند گایا (Gaia) در حال اندازه‌گیری موقعیت میلیون‌ها ستاره با دقتی هستند که شاید روزی این روش را پربار کند. این روش می‌تواند جرم واقعی ستاره را اندازه‌گیری کند اما به دلیل نیاز به دقت بسیار بالا، تاکنون اکتشافات چندانی بر اساس آن انجام نشده.

10. روش‌های دیگر

این دسته شامل روش‌های بسیار نادر یا روش‌های ترکیبی است که البته سهم بسیار کمی از مجموع سیارات فراخورشیدی کشف شده دارند. یکی از روش‌های مورد استفاده، پُلاریمتری یا قطبش‌سنجی است که با استفاده از شیوه‌ای خاص، قطبش نور ستاره را از جو سیاره جدا می‌کنند. روش دیگر، تداخل‌سنجی است که از ترکیب چند تلسکوپ برای رصد بهتر و بهبود تفکیک زاویه‌ای و در نتیجه شانس کشف بالاتر استفاده می‌شود. روش‌های ترکیبی دیگری نیز وجود دارد که خیلی حائز اهمیت و شناخته شده نیستند. با استفاده از این روش‌ها از مجموع 6,298 سیاره‌ی فراخورشیدی کشف شده، تنها 3 سیاره کشف شده‌اند.

نام‌گذاری سیارات فراخورشیدی

وقتی یک سیاره‌ی فراخورشیدی جدید کشف می‌شود، باید یک نام رسمی داشته باشد. اما این نام‌گذاری برخلاف نام طولانی و ناخوانایش از قواعد ساده‌ای پیروی می‌کند.

قرارداد استاندارد نام‌گذاری سیارات فراخورشیدی به این شکل است:

نام ستاره‌ی میزبان + یک حرف کوچک لاتین (b, c, d, …)

حرف‌ها بر اساس ترتیب کشف به سیاره‌ها اختصاص می‌یابند. خود ستاره a در نظر گرفته می‌شود اما معمولاً نوشته نمی‌شود. بنابراین سیارات به ترتیب کشف از b الی آخر نوشته می‌شوند. مثلاً سامانه‌ی تراپیست1 که هفت سیاره دارد چنین نوشته می‌شود: TRAPPIST-1 b, c, d, e, f, g, h

البته برخی سیارات فراخورشیدی معروف، نام مخصوص به خود را علاوه بر نام رسمی نیز دارند. مانند پولترگِیست (Poltergeist)، دراوگر (Draugr)، بلروفون (Bellerophon)

این نام‌های مستعار توسط اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) به رسمیت شناخته نمی‌شوند، اما در میان اخترشناسان و علاقه‌مندان رواج دارند.

نام‌های رسمی برگزیده (IAU NameExoWorlds)

اتحادیه‌ی بین‌المللی نجوم در پروژه‌های «NameExoWorlds» به مردم کشورهای مختلف اجازه داده است برای برخی سیارات فراخورشیدی نام‌های رسمی انتخاب کنند.

برای مثال 51 Pegasi b اکنون به طور رسمی Dimidium، به معنای نصف در لاتین، برای اشاره به جرم نصف مشتری نیز نامیده می‌شود.

با این حال، در متون علمی، هنوز هم نام‌های مبتنی بر حروف (51 Pegasi b) رایج‌تر هستند، زیرا ساده که نه ولی بدون ابهام‌اند.

انواع سیارات فراخورشیدی (۲۰ نوع)

سیارات فراخورشیدی دنیایی از تنوع هستند. بسیاری از آنها هیچ مشابهی در منظومه‌ی ما ندارند. در اینجا با تمام انواع شناخته شده و فرضی آنها آشنا می‌شویم.

۱. مشتری‌های داغ (Hot Jupiters)

این سیارات غول‌پیکر گازی، جرمی مشابه مشتری دارند، اما در فاصله‌ای بسیار نزدیک به ستاره‌ی خود می‌چرخند، گاهی حتی نزدیک‌تر از عطارد به خورشید هستند و دوره‌ی مداری آنها اغلب کمتر از ۱۰ روز و گاهی فقط چند ساعت است. دمای سطحشان تا 2,000 درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. 51 Pegasi b اولین کشف شده از این نوع است. مدل‌های قدیمی شکل‌گیری سیارات می‌گفتند غول‌های گازی اغلب دور از ستاره تشکیل شوند، اما مشتری‌های داغ آن‌قدر به ستاره نزدیک‌اند که نمی‌توانستند در جای فعلی خود شکل گرفته باشند. نظریه‌ی غالب این است که آنها در فاصله‌ی دور تشکیل شده و سپس به تدریج به سمت داخل مهاجرت کرده‌اند. جو آنها معمولاً شامل ابرهایی از آهن و سیلیکات است. در برخی از آنها مانند HD 189733 b، بادهایی با سرعت ۸,۰۰۰ کیلومتر بر ساعت می‌وزند و در این شرایط بر آن‌ها باران شیشه‌ی مذاب می‌بارد.

۲. مشتری‌های بسیار داغ (Ultra-Hot Jupiters)

این سیارات، نسخه‌ی افراطی مشتری‌های داغ هستند. آن‌ها آنقدر به ستاره نزدیک‌اند که دمای سطح سمت روزشان به 4,000 درجه نیز می‌رسد. در این دما، مولکول‌ها به اتم‌های مجزا تجزیه می‌شوند. مثالی از این نوع WASP-12 b و KELT-9 b هستند. در جو KELT-9 b، آهن و تیتانیوم به صورت گاز وجود دارند!

۳. مشتری‌های معتدل (Temperate Jupiters)

این سیارات نیز غول‌های گازی هستند اما در فاصله‌ای متوسط از ستاره قرار دارند (مشابه فاصله‌ی مریخ تا مشتری). دمای آنها معتدل‌تر است و دوره‌ی مداری شان از چند ماه تا چند سال متغیر است. HD 114762 b (که در واقع یک کوتوله قهوه‌ای است) و 47 Ursae Majoris b نمونه‌هایی از این نوع هستند.

۴. مشتری‌های سرد (Cold Jupiters)

این‌ها مشتری‌هایی هستند که در فاصله‌ی بسیار دوری از ستاره‌ی خود می‌چرخند. دوره‌ی مداری آنها ده‌ها سال است. چنین سیاراتی در منظومه‌ی شمسی خودمان مشتری و زحل هستند. با فناوری فعلی، کشف این سیارات دشوار است. نمونه‌ی فراخورشیدی آن OGLE-2005-BLG-390L b است.

۵. مشتری‌های یخی (Ice Jupiters / Cold Gas Giants)

این دسته به سیاراتی اطلاق می‌شود که در مناطق بیرونی سامانه‌ی خود تشکیل شده‌اند و ترکیب آنها علاوه بر هیدروژن و هلیم، مقدار زیادی یخ آب، آمونیاک و متان دارد. اورانوس و نپتون در منظومه‌ی خودمان نمونه‌ای از این نوع هستند. در میان سیارات فراخورشیدی، OGLE-2016-BLG-1195L b در این دسته جای می‌گیرد.

۶. نپتون‌های داغ (Hot Neptunes)

این سیارات جرمی مشابه نپتون (حدود ۱۷ برابر زمین) دارند اما بسیار نزدیک به ستاره هستند. دوره مداری آنها معمولاً کمتر از ۵ روز است. Gliese 436 b یکی از معروف‌ترین نمونه‌هاست. دمای بالای نزدیکی به ستاره باعث می‌شود جو آنها به تدریج به فضا بگریزد و رد دنباله‌دارمانندی تشکیل دهد.

۷. نپتون‌های گرم (Warm Neptunes)

این سیارات نیز جرمی مشابه نپتون دارند اما در فاصله‌ی متوسط از ستاره دارند. GJ 3470 b یکی از نمونه‌های خوب این دسته است. مطالعات نشان می‌دهد این سیارات ممکن است زمانی مشتری‌های داغ بوده‌اند که جو خود را از دست داده و کوچک شده‌اند.

۸. نپتون‌های سرد (Cold Neptunes)

این سیارات در فاصله‌ی دور از ستاره (بیشتر از ۱ واحد نجومی) قرار دارند و دوره‌ی مداری آنها چندین سال است. کشف آنها به دلیل فاصله‌ی زیاد و روشنایی کم دشوار است. در منظومه‌ی شمسی سیاره‌ای از این نوع نداریم. OGLE-2005-BLG-169L b یک نمونه‌ی احتمالی از این دسته است.

۹. ابرزمین‌ها (Super-Earths)

ابرزمین‌ها سیاراتی با جرم بیشتر از زمین اما کمتر از نپتون هستند (حدود ۲ تا ۱۰ برابر جرم زمین). ترکیب آنها می‌تواند سنگی، یخی، یا حتی گازی باشد. Kepler-452b و Proxima Centauri b از نمونه‌های معروف این دسته هستند. برخی ابرزمین‌ها ممکن است عمدتاً سنگی باشند، برخی دیگر ممکن است اقیانوس‌های عظیم از آب داشته باشند، و برخی نیز ممکن است جو غلیظ هلیمی داشته باشند. ابرزمین‌ها می‌توانند میزبان حیات نیز باشند.

۱۰. مینی‌نپتون‌ها (Mini-Neptunes)

این سیارات جرمی بین 2 تا 4 برابر زمین دارند. اما جو غلیظی از هیدروژن و هلیم نیز دارند که آنها را به نسخه‌ی کوچک‌شده‌ی نپتون تبدیل می‌کند. آنها سطح جامد ندارند یا اگر داشته باشند، زیر لایه‌ی عظیمی از گاز پنهان است. Kepler-22 b از این نوع است.

۱۱. سیارات سنگی (Rocky Planets / Terrestrial Planets)

این سیارات مشابه زمین، عطارد، زهره و مریخ هستند؛ یعنی عمدتاً از سنگ و فلز تشکیل شده‌اند و سطح جامد دارند. جرم آن‌ها معمولاً بین ۰.۵ تا ۲ برابر زمین و اندازه‌ی آنها از ۰.۸ تا ۱.۵ برابر زمین متغیر است. TRAPPIST-1 e, f, g، سه سیاره از هفت سیاره‌ی سامانه‌ی تراپیست1 نمونه‌هایی از این نوع هستند. بسیاری از این سیارات در منطقه‌ی قابل سکونت ستاره‌ی خود قرار دارند و از اهداف اصلی جستجوی حیات هستند.

۱۲. سیارات کوتوله (Dwarf Planets)

این سیارات از نظر جرم و اندازه کوچک‌تر از سیارات سنگی هستند، اما هنوز جرم کافی برای پاک کردن مدار خود را ندارند ولی کروی هستند. در منظومه‌ی شمسی خودمان پلوتو، سرس، اریس، ماکی‌ماکی و هائومیا نمونه‌هایی از این دسته هستند. در میان سیارات فراخورشیدی، تشخیص قطعی آنها دشوار است.

۱۳. سیارات کربنی (Carbon Planets)

این سیارات فرضی، به جای اکسیژن، از کربن ساخته شده‌اند. در چنین سیاراتی، به جای سنگ‌های سیلیکاتی (مانند زمین)، سیلیکون کاربید و گرافیت سطح را پوشانده‌اند. جو آنها احتمالاً متشکل از مونوکسید کربن و نیتروژن است. هنوز به طور قطعی کشف نشده‌اند اما احتمال وجود آنها قوی است. اگر چنین سیاراتی وجود داشته باشند، سطح آنها ممکن است پوشیده از لایه‌هایی از الماس باشد!

۱۴. سیارات آهنی (Iron Planets)

این سیارات فرضی عمدتاً از آهن و نیکل تشکیل شده‌اند. آنها احتمالاً بازمانده‌ و هسته‌ی سیارات غول‌پیکری هستند که لایه‌های بیرونی خود را در اثر برخوردهای عظیم یا بادهای خورشیدی شدید از دست داده‌اند. جرم آنها معمولاً کمتر از زمین است. عطارد در منظومه‌ی خودمان با هسته‌ی آهنی عظیم، یک نمونه‌ی احتمالی از این نوع است. در میان سیارات فراخورشیدی، هنوز هیچ نمونه‌ی قطعی از این دسته کشف نشده است.

۱۵. سیارات اقیانوسی (Ocean Planets)

این سیارات فرضی به طور کامل توسط یک اقیانوس عظیم تا عمق صدها کیلومتر پوشیده شده‌اند. در زیر اقیانوس، لایه‌ای از یخ با فشار بالا وجود دارد و در مرکز، هسته‌ی سنگی قرار دارد. احتمال حیات در آنها اگر دما مناسب باشد بالاست. برخی از سیارات سامانه‌ی TRAPPIST-1 ممکن است از این نوع باشند.

۱۶. سیارات بیابانی (Desert Planets)

در مقابل دسته‌ی قبلی، این سیارات سطحی خشک و بیابانی دارند، با مقادیر بسیار کم از آب. آنها ممکن است در لبه‌ی داخلی منطقه‌ی قابل سکونت قرار داشته باشند، جایی که آب مایع می‌تواند وجود داشته باشد، اما بارندگی بسیار کم است. تعدادی از کوتوله‌های سرخ ممکن است چنین سیاراتی داشته باشند اما هیچ نمونه‌ی قطعی از این سیارات در منظومه‌ی شمسی نداریم.

۱۷. سیارات گدازنده (Lava Planets / Magma Planets)

این سیارات آن‌قدر به ستاره‌ی خود نزدیکند که سطح آنها از گدازه و مواد مذاب پوشیده شده است. دمای سمت روز آن‌ها می‌تواند به بیش از ۲,۰۰۰ درجه برسد. نمونه معروف این دسته CoRoT-7 b و Kepler-10 b هستند. در این سیارات، اقیانوس‌هایی از گدازه وجود دارد و حتی ممکن است باران سنگی ببارد!

۱۸. سیارات بی‌هسته (Coreless Planets)

این سیارات فرضی فاقد هسته‌ی فلزی مرکزی هستند. در عوض، گوشته‌ی سنگی مستقیماً تا مرکز ادامه می‌یابد. چنین سیاراتی میدان مغناطیسی ندارند و نسبت به تشعشعات فضایی آسیب‌پذیرند. در منظومه‌ی خودمان نمونه‌ای نداریم. هیچ نمونه‌ی قطعی در بین سیارات فراخورشیدی نیز تاکنون کشف نشده است.

۱۹. سیارات سرگردان (Rogue Planets / Free-Floating Planets)

این سیارات به هیچ ستاره‌ای مقید نیستند و آزادانه در فضای بین‌ستاره‌ای شناورند. آنها یا از سامانه‌ی خود به بیرون پرتاب شده‌اند یا هرگز به دور ستاره‌ای شکل نگرفته‌اند. تعداد تخمینی آنها در کهکشان راه شیری میلیاردها سیاره است (شاید بیشتر از تعداد ستارگان). دمای سطح آنها بسیار سرد و کم‌تر از ۲۳۰- درجه‌ی سانتی‌گراد است و مشاهده آنها بسیار دشوار است اما با استفاده از ریزهمگرایی گرانشی ممکن است بتوانیم برخی از آن‌ها را پیدا کنیم.

۲۰. سیارات تک‌سو یا چشمی (Eyeball Planets)

این سیارات فرضی به طور گرانشی قفل شده به ستاره‌ی خود هستند، یعنی همیشه یک سمتشان به ستاره است. در این حالت، سمت روز به شدت داغ و سمت شب بسیار سرد است. اما در مرز میان این دو ناحیه، منطقه گرگ و میش یا ترمیناتور، ممکن است دمای مناسبی برای وجود آب مایع وجود داشته باشد. از فضا چنین سیاره‌ای شبیه یک چشم غول‌پیکر به نظر می‌رسد. Proxima Centauri b یکی از کاندیدهای این نوع است.

۲۱. سیارات هایسین (Hycean Planets):

این سیارات هم فرضی هستند و احتمالاً باید ترکیبی از جو غلیظ هیدروژنی و اقیانوس‌های عظیم آب مایع باشند. اندازه‌ی آن‌ها باید بین ۱.۵ تا ۲.۵ برابر زمین باشد. نکته‌ی مهم این که منطقه‌ی قابل سکونت برای این سیارات بسیار گسترده‌تر از سیارات سنگی است و می‌توانند تا فاصله‌ی بیشتری از ستاره نیز آب مایع را حفظ کنند چون اتمسفر غلیظی دارند. سیاره‌ی K2-18 b شاید یکی از بهترین کاندیداهای این دسته است و مشاهدات جیمز وب نیز در سال ۲۰۲۳ وجود متان و دی‌اکسید کربن را در اتمسفر آن تأیید کرده است.

منطقه‌ی قابل سکونت و جستجوی حیات

یکی از انگیزه‌های اصلی جستجوی سیارات فراخورشیدی، یافتن پاسخ پرسش دیرینه‌‌ی آیا زمین در حیات تنهاست یا خیر است. برای پاسخ به این پرسش، اخترشناسان ابتدا باید مکان‌های احتمالی برای پیدایش حیات را مشخص کنند. مهم‌ترین مفهومی که در این زمینه به کار می‌رود، منطقه‌ی قابل سکونت (Habitable Zone) است.

به طور خلاصه منطقه‌ی قابل سکونت به حلقه‌ای با فاصله‌ و ضخامت مشخص از یک ستاره گفته می‌شود که در آن یک سیاره با جرم و ترکیب مناسب، بتواند آب مایع را در سطح خود حفظ کند. آب مایع به عنوان حلال اصلی واکنش‌های زیستی در تمام نمونه‌های حیات شناخته شده روی زمین، نقشی کلیدی دارد.

تشکیل آب مایع به تعادل ظریفی بین انرژی دریافتی از ستاره و تابش گرمایی خود سیاره بستگی دارد. اگر سیاره بیش از حد به ستاره نزدیک باشد، آب سطحی تبخیر می‌شود و اگر بیش از حد دور باشد، آب منجمد می‌شود.

البته تنها وجود سیاره در منطقه‌ی قابل سکونت ستاره‌ای کافی نیست، محیط اطراف نیز باید بتواند میزبان حیات باشد. علاوه‌بر منطقه‌ی قابل سکونت ستاره‌ای، نواحی خاصی در کهکشان به نام مناطق قابل سکونت کهکشانی (GHZ) قرار دارند که از نظر فلزیت و فلزشدگی محیطی (وجود عناصر سنگین در محیط) و دوری از تابش‌های کشنده‌ی مرکز کهکشان برای پیدایش حیات مناسب هستند. منظومه‌ی شمسی در چنین منطقه‌ای قرار دارد.

همچنین باید توجه داشت که شناسایی همزمان متان و اکسیژن در اتمسفر یک سیاره، اگرچه بسیار امیدوارکننده است، اما به تنهایی به عنوان اثبات قطعی امکان حیات محسوب نمی‌شود. فرآیندهای غیرزیستی مانند دگرسانی هیدروترمال (سرپانتینیزاسیون) که به توضیح آن نمی‌پردازیم نیز می‌توانند متان تولید کنند یعنی متان که اغلب به هنوان یک ترکیب آلی شناخته می‌شود و توسط برخی موجودات زنده ساخته می‌شود، ممکن است توسط فرآیندهای غیرزنده نیز تولید شود. به همین دلیل، اخترشناسان به دنبال مجموعه‌ای از نشانگرهای زیستی هستند، نه فقط یک مولکول واحد.

مرزهای منطقه‌ی قابل سکونت

تعیین مرز دقیق برای منطقه‌ی قابل سکونت کار ساده‌ای نیست و به عوامل متعددی بستگی دارد. اما می‌توان برای درک بهتر، تقسیم بندی‌هایی اعمال کرد. این تقسیم بندی شامل دو مرز داخلی و خارجی است.

مرز داخلی جایی است که اثر گلخانه‌ای مرطوب رخ می‌دهد. یعنی بخار آب در استراتوسفر جمع می‌شود و در اثر تابش فرابنفش، هیدروژن آن به فضا می‌گریزد و اقیانوس‌ها به تدریج خشک می‌شوند. از این نقطه به بعد تا مرز خارجی این اتفاق کم‌تر رخ می‌دهد و سیاره شانس بیشتری برای حفظ آب دارد.

مرز خارجی جایی است که حتی با افزایش دی‌اکسید کربن در جو به عنوان گاز گلخانه‌ای، نمی‌توان دمای سطح را بالای نقطه‌ی انجماد آب نگه داشت. از این نقطه به قبل تا مرز داخلی، سیاره شانس بیتشری برای حفظ آب مایع دارد.

در جستجوی کوتوله‌های سرخ!

جذاب‌ترین اهداف برای جستجوی حیات، سیاراتی هستند که به دور کوتوله‌های سرخ یا در واقع ستارگان نوع طیفی M می‌چرخند. این ستارگان فراوان‌ترین نوع ستاره در کهکشان هستند و حدود ۷۰٪ جمعیت ستارگان را تشکیل می‌دهند. به دلیل کوچکی و کم‌نوری، سیارات منطقه‌ی قابل سکونت آنها بسیار نزدیک‌تر هستند و گذر آن‌ها بیشتر است و راحت‌تر کشف می‌شوند. در واقع اغلب سیاراتی که از این روش به دور کوتوله‌های سرخ کشف می‌شوند شانس حیات دارند!

اما همین نزدیکی چالش‌های بزرگی ایجاد می‌کند. مثلاً اگر سیاره خیلی به ستاره نزدیک باشد، دچار قفل گرانشی می‌شود و همیشه یک سمتش به ستاره خواهد بود. این شرایط اصلاً برای حیات مناسب نیست مگر در ناحیه‌ی گرگ و میش که پیش‌تر توضیح دادیم.

همچنین کوتوله‌های سرخ، به ویژه در جوانی بادهای عظیم و تابش فرابنفش شدیدی از خود گسیل می‌کنند. این تابش می‌تواند جو سیاره را به فضا پرت کند و حیات احتمالی را در معرض تشعشعات کشنده قرار دهد.

فراتر از تعریف کلاسیک

البته در سال‌های اخیر مفهوم منطقه‌ی قابل سکونت دستخوش تحول اساسی شده است. مطالعات جدید نشان می‌دهند که سیارات قفل شده می‌توانند در فاصله‌ای بسیار نزدیک‌تر از مرز داخلی کلاسیک نیز آب مایع را حفظ کنند، به شرطی که یخ در سمت شب تشکیل شود و تبخیر نشود. این مفهوم، منطقه‌ی قابل سکونت گسترده (Extended HZ) نام دارد.

طبق محاسبات آماری جدید، اگر این منطقه‌ی گسترده را در نظر بگیریم، تعداد سیارات با قابل سکونت بالقوه در کهکشان ممکن است ۵۰ برابر بیشتر از تخمین‌های محافظه‌کارانه‌ی قبلی باشد و تخمین زده می‌شود که به ازای هر ستاره، بیش از یک سیاره‌ی قابل سکونت وجود داشته باشد. همچنین انتظار می‌رود صدها سیاره‌ی قابل سکونت در فاصله‌ی حدود ۳۳ سال نوری یا ۱۰ پارسک از زمین وجود داشته باشند. البته توجه داشته باشید در موارد این چنینی که بحث سکونت و بقای بشریت مطرح است، باید بسیار سختگیرانه برخورد شود و بسیاری از محققان هم همین نظر را دارند. بنابراین فعلاً نمی‌توان بر پایه‌ی این تحقیقات اظهار نظر کرد.

همچنین از جدیدترین یافته‌های مرتبط با مدل منطقه‌ی قابل سکونت گسترده می‌توان به سامانه‌ی تراپیست1 اشاره کرد. مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان می‌دهند که سیارات این سامانه به ویژه سیارات b و c احتمالاً اتمسفر بسیار رقیقی دارند یا تقریباً بی‌اتمسفر هستند. با این حال، مدل‌سازی جدید نشان می‌دهد که خروج گازهای آتشفشانی می‌تواند اتمسفرهایی با فشار بین ۰.۰۰۰۱ تا ۱ بار را برای این سیارات بسازد. شرایط حیات برای سیارات d و e در فشارهای ۰.۰۵ تا ۲ بار امکان‌پذیر است.

مأموریت‌های آینده و جستجوی حیات فرازمینی

در آینده‌ی نزدیک، مأموریت‌های متعددی برای جستجوی حیات در سیارات فراخورشیدی به فضا پرتاب خواهند شد. جدول زیر کمک کننده است.

این مأموریت‌ها احتمالاً صدها هزار سیاره‌ی جدید کشف خواهند کرد و با توان تفکیک بالا به دنبال نشانه‌های زیستی (Biosignatures) مانند وجود همزمان بخار آب، متان و اکسیژن در اتمسفر سیارات خواهند گشت.

سیارات فراخورشیدی معروف و مهم

از بین حدود ۶,۳۰۰ سیاره‌ی فراخورشیدی کشف شده تا کنون، برخی به دلایل تاریخی، ویژگی‌های منحصربه‌فرد، یا نزدیکی به زمین، از شهرت ویژه‌ای برخوردارند. در اینجا با مهم‌ترین آنها آشنا می‌شویم.

PSR B1257+12 b, c, d (دراوگر و پولترگِیست)

دراوگر و پولترگیست که در سال 1992 کشف شدند، اولین سیارات فراخورشیدی تأیید شده در تاریخ هستند. این سیارات به دور یک تپ‌اختر می‌چرخند و احتمالاً بقایای یک منظومه‌ی سیاره‌ای هستند که از انفجار ابرنواختری جان سالم به در برده‌اند. جرم آنها حدود ۲ تا ۴ برابر ماه است.

51 Pegasi b (دیمیدیوم یا بلروفون)

این سیاره که در سال 1995 کشف شد، اولین سیاره‌ی فراخورشیدی بود که به دور یک ستاره‌ی معمولی مشابه خورشید می‌چرخید. 51 Pegasi b همچنین اولین نمونه از دسته‌ی مشتری‌های داغ است؛ سیاره‌ای به جرم نصف مشتری که در فاصله‌ی فقط ۰.۰۵ واحد نجومی، یعنی بسیار کمتر از فاصله‌ی عطارد تا خورشید به دور ستاره‌ی خود می‌چرخد و دوره مداری آن تنها ۴.۲ روز است!

HD 209458 b (اوسیریس)

این سیاره اولین سیاره‌ی فراخورشیدی است که با روش گذر (ترانزیت) مشاهده شد (1999) و اولین سیاره‌ای است که اتمسفر آن بررسی گردید (2001). در اتمسفر این سیاره که باز هم از نوع مشتری داغ است، عناصری مانند هیدروژن، اکسیژن، کربن و سدیم شناسایی شده و دمای آن به حدود ۱,۰۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. همچنین بادهای شدیدی با سرعت هزاران کیلومتر بر ساعت در جو آن می‌وزند.

Kepler-186 f

این مورد اولین سیاره‌ی زمین‌مانند است که در منطقه‌ی قابل سکونت ستاره‌ی خود قرار دارد و در سال 2014 کشف شد. این سیاره به دور یک کوتوله سرخ (نوع M) می‌چرخد و دوره مداری آن ۱۳۰ روز است. هرچند بعدها مشخص شد که به دلیل فعالیت شدید ستاره میزبان، احتمال حفظ اتمسفر برای آن کم است، اما این کشف ثابت کرد که سیارات به اندازه زمین در منطقه قابل سکونت وجود دارند.

TRAPPIST-1

این سامانه‌ی بزرگ دارای ۷ سیاره‌ی سنگی به اندازه‌ی زمین که سه تای آنها در منطقه‌ی قابل سکونت قرار دارند بین سال‌های 2016 و 2017 کشف شد. فاصله‌ی این سامانه با ما تنها ۴۰ سال نوری است و آن را به یکی از مهم‌ترین اهداف تلسکوپ‌ها و همچنین حیات فرازمینی تبدیل کرده است. همه‌ی سیارات به ستاره‌ی خود قفل گرانشی شده‌اند و بسیار به هم نزدیک‌اند. به طوری که از سطح هر سیاره، سیارات دیگر به اندازه‌ی ماه ما یا بزرگتر از آن در آسمان دیده می‌شوند!

اما مشاهدات اخیر جیمز وب نشان می‌دهند که سیارات داخلی این سامانه احتمالاً اتمسفر بسیار رقیقی دارند یا تقریباً بی‌اتمسفر هستند که آنها را نامطلوب برای حیات می‌کند.

Proxima Centauri b

این سامانه که در سال 2016 پیدا شد نزدیک‌ترین سیاره‌ی فراخورشیدی به منظومه‌ی شمسی، در فاصله‌ی ۴.۲۴ سال نوری از خورشید است. این سیاره به دور نزدیک‌ترین ستاره به خورشید می‌چرخد و جرم آن حداقل ۱.۳ برابر زمین است و در منطقه‌ی قابل سکونت قرار دارد. اما به دلیل قفل گرانشی و تابش‌های شدید ستاره‌ی پروکسیما، جو آن ممکن است به فضا رانده شده باشد یا بسیار ناپایدار باشد.

Kepler-452 b

این سیاره‌ی مکشوف در سال 2015 که ملقب به پسرعموی بزرگ‌تر زمین یا زمین ۲.۰ است، از گزینه‌های اصلی برای حیات فرازمینی به شما می‌رود. این سیاره به دور یک ستاره‌ی خورشیدسان می‌چرخد و جرم آن حدود ۵ برابر زمین است که ابرزمین محسوب می‌شود. دوره‌ی مداری آن بسیار نزدیک به زمین و حدود ۳۸۵ روز است. همچنین سن این سامانه حدود ۶ میلیارد سال است، یعنی حدود ۱.۵ میلیارد سال از خورشید ما مسن‌تر است. پس اگر حیات در آن وجود داشته باشد، فرصت بیشتری برای تکامل داشته است.

HD 189733 b

این سیاره که سال 2005 کشف شد، به جهنم آبی معروف است. این سیاره از نوع مشتری داغ است اما به دلیل رنگ آبی‌اش که احتمالاً ناشی از پراکندگی نور توسط ذرات سیلیکات در جو آن است، به جهنم آبی شهرت دارد. اما چرا جهنم؟ شرایط این سیاره واقعاً کابوس‌وار است، بادهایی با سرعت ۸,۰۰۰ کیلومتر بر ساعت، شش برابر سرعت صوت در زمین و بارانی از شیشه‌ی مذاب که به شکل صفحه‌ای بر سطح سیاره می‌بارد! پس احتمالاً کسی بنا ندارد دوران بازنشستگی‌اش را آنجا بگذراند!

KELT-9 b

این سیاره‌ی یافت شده در سال 2017، در واقع داغ‌ترین سیاره‌ی فراخورشیدی شناخته شده است. دمای سطح سمت روز حدود ۴,۳۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد و گرم‌تر از برخی ستارگان است! در این دما، مولکول‌ها به اتم‌های مجزا تجزیه می‌شوند و آهن و تیتانیوم در جو آن به صورت گاز وجود دارند! این سیاره به قدری داغ است که دمای آن باعث می‌شود جو آن متورم شود و دنباله‌ای مشابه دنباله‌دارها از خود به جای بگذارد. این علامت تعجب‌ها که می‌گذاریم اصلاً اغراق‌آمیز نیست، فقط شرایط این سیاره را تصور کنید!

WASP-12 b

این مورد یکی از سیاراتی است که در آستانه‌ی بلعیده شدن توسط ستاره‌ی خود قرار دارد. این نمونه در سال 2008 کشف شد که باز هم از نوع مشتری داغ است، آن‌قدر به ستاره‌اش نزدیک است که تحت اثر نیروهای کشندی، به شکل تخم‌مرغ درآمده و جرم آن با سرعت حدود ۶ میلیارد تن در ثانیه به ستاره منتقل می‌شود. پیش‌بینی می‌شود ظرف چند ده میلیون سال آینده به طور کامل نابود گردد.

GJ 887 d

این سیاره یکی از جدیدترین و مهمترین کشفیات سال ۲۰۲۶ است. این سیاره با جرم حدود ۶ برابر زمین در منطقه‌ قابل سکونت ستاره‌ی خود قرار دارد. فاصله‌ی این سامانه با زمین تنها ۱۰.۷ سال نوری است و آن را به یکی از نزدیک‌ترین و بهترین اهداف برای مطالعه تبدیل می‌کند.

TOI-1752 c

این مورد یک سیاره‌ی زیرنپتونی با اندازه‌ی حدود ۲.۳ برابر زمین که احتمال می‌رود در در منطقه‌ی قابل سکونت ستاره‌اش باشد است. این کشف در سال ۲۰۲۶ تأیید شده و به درک بهتر تنوع سیارات حاضر در منطقه‌ی قابل سکونت کمک می‌کند.

K2-18 b

این سیاره به عنوان اولین نمونه از دسته‌ی سیارات هایسین شناخته می‌شود و در سال 2015 کشف شد. تلسکوپ جیمز وب در سال ۲۰۲۳ مولکول‌های حاوی کربن مانند متان و دی‌اکسید کربن را در اتمسفر آن کشف کرد. اگرچه این سیاره در منطقه‌ی قابل سکونت ستاره‌ی خود قرار دارد، اما با داشتن جرمی ۸.۶ برابر جرم زمین، جو هیدروژنی آن احتمالاً برای حیات مناسب نیست، ولی می‌تواند برای اشکال فرضی حیات میکروبی در اقیانوس‌هایش، گزینه‌ی مناسبی باشد.

مأموریت‌های مهم در جستجوی سیارات فراخورشیدی

کشف سیارات فراخورشیدی مرهون رصد بی‌وقفه‌ی (کم‌وقفه‌) تلسکوپ‌ها و مأموریت‌های فضایی متعددی است که در طول سه دهه‌ی گذشته اجرا شده‌اند.

مأموریت‌های انجام شده

تلسکوپ فضایی کپلر (Kepler)

بزرگ‌ترین شکارچی سیارات فراخورشیدی در تاریخ، تلسکوپ کپلر است. این تلسکوپ با استفاده از روش گذر و رصد مداوم یک ناحیه‌ی ثابت از آسمان به مدت ۹ سال از 2009 تا 2018، بیش از ۲,۷۰۰ سیاره را کشف کرد. مهم‌ترین دستاورد کپلر این بود که نشان داد سیارات به اندازه‌ی زمین در کهکشان ما بسیار رایج هستند و حدود یک پنجم ستارگان مشابه خورشید، یک سیاره به اندازه‌ی زمین در منطقه‌ی قابل سکونت دارند.

تلسکوپ فضایی هابل (Hubble)

هرچند هابل برای کشف سیارات طراحی نشده بود، اما نقش مهمی در مطالعه‌ی اتمسفر سیارات فراخورشیدی ایفا کرد. هابل اولین تلسکوپی بود که سدیم، هیدروژن و کربن را در اتمسفر سیارات فراخورشیدی شناسایی کرد و اولین نقشه‌ی تقریبی از سطح یک سیارهی فراخورشیدی (HD 189733 b) را تهیه نمود. این تلسکوپ از 1990 تا امروز فعال است، البته به صورت محدودتر.

کوروت (CoRoT)

این ماهواره که در سال 2006 توسط آزانس فضایی اروپا و به رهبری فرانسه پرتاب شد، به عنوان مقدمه‌ای برای کپلر تا 2014 فعالت کرد. کوروت اولین سیاره‌ی سنگی (CoRoT-7 b) را شناسایی کرد و اولین سیاره‌ی فراخورشیدی با روش گذر را نیز کشف نمود.

مأموریت‌های فعال (تا ۲۰۲۶)

تلسکوپ فضایی تس (TESS) – ۲۰۱۸ تا فعال

جانشین کپلر، همین تلسکوپ است. برخلاف کپلر که به یک ناحیه‌ی کوچک نگاه می‌کرد، تس در حال رصد تمام آسمان است و به دنبال سیارات فراخورشیدی درخشان و نزدیک به زمین می‌گردد. تا اواسط ۲۰۲۶، تس بیش از ۷,۰۰۰ سیاره‌ی احتمالی شناسایی کرده که تاکنون بیش از ۴۰۰ عدد آنها تأیید شده‌اند. تس بیشتر به دنبال سیارات با فاصله‌ی عملیاتی کمتر از ۳۰۰ سال نوری می‌گردد.

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)

برخلاف مأموریت‌های قبلی که فقط سیارات را کشف می‌کردند، جیمز وب که از 2021 پرتاب شده می‌تواند اتمسفر سیارات را با جزئیات بی‌سابقه مطالعه کند. وب با استفاده از طیف‌نگاری گذری، مولکول‌هایی مانند بخار آب، متان، دی‌اکسید کربن و حتی گازهای مربوط به نشانه‌های زیستی را در جو سیارات سنگی جستجو می‌کند. اما جیمز وب توانایی مطالعه‌ی اتمسفر سیارات شبه‌زمین به دور ستارگان خورشید‌وار را ندارد.

ماهواره‌ی گایا (Gaia)

گایا از 2013 در حال نقشه‌برداری از موقعیت، فاصله و حرکت نزدیک به ۲ میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری است. اگرچه هدف اصلی گایا کشف سیارات فراخورشیدی نیست، اما دقت بالای آن باعث شده بتواند از طریق روش اخترسنجی سیارات بزرگ و دور را شناسایی کند. انتظار می‌رود گایا اواخر امسال (۲۰۲۶) اولین فهرست بزرگ خود از هزاران سیاره‌ی احتمالی را منتشر کند.

تلسکوپ چیوپس (CHEOPS)

این تلسکوپ ساخت ESA، سیارات فراخورشیدی شناخته شده را با دقت بسیار بالا رصد می‌کند تا اندازه، چگالی و ترکیب آنها را دقیق‌تر تعیین کند. چیوپس پلی میان کشف سیارات توسط تس و کپلر، و مطالعه‌ی اتمسفر آنها توسط جیمز وب است.

رصدخانه‌های زمینی (VLT، کک، سوبارو، و غیره)

تلسکوپ‌های بزرگ زمینی با ابزارهای پیشرفته‌ی طیف‌سنج مانند ESPRESSO در VLT (رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی) و HIRES در تلسکوپ کک (هاوایی)، همچنان نقش حیاتی در تأیید سیارات احتمالی و اندازه‌گیری جرم آنها با روش‌هایی نظیر سرعت شعاعی ایفا می‌کنند.

جدیدترین دستاورد (2026) این تلسکوپ‌ها، اندازه‌گیری سرعت باد در هفت مشتری داغ و استنتاج قدرت میدان مغناطیسی آنها بوده است که پنجره‌ی جدیدی به درک قابلیت سکونت در سیارات گشوده است.

نتیجه

ما در آستانه‌ی انقلابی ایستاده‌ایم که نه تنها دانش ما، بلکه هویت ما را بازتعریف می‌کند.

بیش از هفت هزار سال پیش، انسان به آسمان خیره شد و ستارگان را شعله‌های فروزانی پنداشت که بر پرده‌ای سیاه دوخته شده‌اند. پنج قرن پیش، گالیله جرأت کرد بگوید زمین در مرکز جهان نیست. و امروز؟ امروز می‌دانیم که در کهکشانی با صدها میلیارد ستاره زندگی می‌کنیم و به تازگی دریافته‌ایم که بسیاری از آن ستارگان، قصه‌ای شبیه خورشید ما دارند؛ سیاراتی به دورشان می‌چرخند، شاید با ابرهایی در آسمانشان، شاید با اقیانوس‌هایی در عمق، و شاید در آرزوی کشف شدن هستند.

اعداد اغلب حقیقت را مستقیم و بی‌جان روایت می‌کنند، دقیقاً همان‌طور که هست. اما بیایید برای لحظه‌ای به آن‌ها روح ببخشیم.

۶,۲۹۸ سیاره. عددی که بایگانی ناسا در ۴ ژوئن ۲۰۲۶ ثبت کرده است. پشت هر کدام از این اعداد، جهانی نهفته است با آسمانی متفاوت، با غروبی که هرگز طلوع نکرده یا طلوعی که هرگز غروب نکرده است، یا شاید اقیانوس‌هایی که انتظار میزبانی حیات را می‌کشند. و این تنها نوک کوه یخ است. تخمین زده می‌شود که در کهکشان ما، تنها در یک کهکشان از میان دو تریلیون کهکشان در جهان که ما می‌شناسیم، حداقل صد میلیارد سیاره وجود داشته باشد. صد میلیارد جهان. صد میلیارد فرصت برای حیات، برای تکامل، برای انسانیت…

در برابر این عظمت، هر مشکل زمینی، هر مرز ساختگی، هر کینه و جنگ، ناگهان آن‌قدر کوچک می‌شود که دیدنش برای چشم‌های بیننده‌ی این وسعت دشوار است.

شاید از امروز بتوانیم بفهمیم که زمین واقعاً خانه‌ی ماست، خانه‌ای که اگرچه رایگان به ما داده‌اند، اما دل کندن از آن رایگان نخواهد بود، شاید بدون زمین، بشری هم دوام نیاورد، هر چقدر هم سیارات میزبان حیات زیاد باشند، اما بیایید واقع‌بین باشیم، نزدیک‌ترین سیارات دارای پتانسیل حیات به ما حداقل 4 سال نوری فاصله دارند. بشریتی که هنوز از ماشین بخار و ذغال سنگ فراتر نرفته است و پر است از ادعاهای پوچ و بی مفهوم، چطور می‌خواهد به آن‌جا برسد؟ فرضاً اگر هم برسد چه تضمینی وجود دارد که روی آن سیاره دوام بیاورد؟ تعارف که نداریم، شما فکر می‌کنید چقدر از اندازه‌گیری‌ها و تخمین‌های ما در مورد سیارات فراخورشیدی دقیق و درست‌اند؟ شاید باور نکنید ولی تقریباً هیچ! تا زمانی که چیزی مستقیماً اندازه‌گیری نشود، نتیجه‌ی آن اندازه‌گیری‌ها در واژه‌ی تخمین خلاصه می‌شود. پس باید بدانیم و باور کنیم که زمین خانه‌ی ماست، خانه‌ای که از دست دادنش تاوان سختی خواهد داشت.

به امید روزی که زمان، بشریت را اصلاح کند.

منابع:

ناسا – داده‌های آماری تا تاریخ 4 ژوئن 2026

ناسا – آرشیو و اخبار ماهانه‌ی اکتشافات سیارات فراخورشیدی

arxiv.org – تعاریف IAU

منابع تاریخی 1
منابع تاریخی 2

دانشگاه کمبریج – روش‌های کشف سیارات فراخورشیدی

ناسا – نام‌گذاری سیارات فراخورشیدی

مقدمه‌ای بر اخترفیزیک نوین – بردلی

اخترفیزیک فیلیپس – فیلیپس