بهترین سیاره فراخورشیدی رصد شده در یک دهه گذشته

سیارۀ فراخورشیدی LHS 1140b که وسط کمربند حیات ستارۀ LHS 1140 در صورت فلکی قیطس قرار دارد، اخیراً با کمک روش گذر کشف شد. این سیاره، ده‌ برابر فاصلۀ زمین تا خورشید به ستارۀ خود نزدیک‎تر است و فقط نصف نوری را که زمین از خورشید دریافت می‎کند از ستاره‎اش دریافت می‎کند. این سیاره هر ۲۷/۴ روز یکبار به دور ستارۀ مادر خود که کوتوله‎ای قرمز سردتر و کوچک‎تر از خورشید است، می‎چرخد. همۀ این دلایل دست به دست هم داده‌اند تا این سیاره در صدر لیست بررسی سیارات فراخورشیدی قرار گیرد.

این جهان بیگانه که با نام LHS 1140b شناخته می‎شود، مانند زمین، سیاره‎ای سنگی است و در وسط کمربند حیات ستارۀ مادر خود قرار گرفته است؛ یعنی به صورت بالقوه می‎تواند دارای آب مایع در سطح خود باشد. این منظومه در فاصلۀ ۴۰ سال نوری از منظومۀ خورشیدی قرار گرفته است.

جیسون دیتمن (Jason Dittmann)، اخترشناس در مرکز تحقیقات اخترفیزیک اسمیتسونین هاروارد (CfA)، می‎گوید: «به‌سختی می‎توانیم امیدوار باشیم که هدف بهتری برای این جست‌وجوی چالش‌برانگیز، یعنی تلاش برای یافتن شواهدی از حیات در خارج از زمین پیدا کنیم و این بهترین سیارۀ فراخورشیدی رصد شده در ده سال گذشته است.»

قطر سیارۀ LHS 1140b، ۱/۴ برابر زمین است و ۶/۶ برابر زمین جرم دارد؛ به همین علت به آن ابر زمین می‎گوییم. (برای مقایسه، قطر زمین ۱۲/۷۴۲ کیلومتر و قطر این سیاره ۱۸/۲۲۱ کیلومتر است.) با توجه به قطر و چگالی این سیاره می‎توان گفت که احتمالاً از هستۀ آهنی با گوشتۀ سیلیکات منیزیم و اقیانوس‎هایی از ماگما در سطح ساخته شده است. اگر روزی ستارۀ این سیاره خاموش شود، این اقیانوس‎های چند میلیون ساله می‎توانند جو سیاره را حفظ و دوباره آن را از آب پر کنند.

علاوه بر وجود آب گام بعدی که می‎تواند قابل یا غیرقابل سکونت بودن یک سیاره را مشخص کند، بررسی اتمسفر سیاره است. در بررسی اتمسفر به ترکیبات لازم برای ایجاد حیات مثل اکسیژن، دی‌اکسیدکربن و نشانه‎های وجود حیات مانند متان که موجودات بیولوژیکی آن را تولید می‎کنند، توجه می‌شود. در بعضی موارد تلسکوپ‎ها می‌توانند آن قسمت از نور سیاره را که از اتمسفر عبور می‎کند، ببُرند و در مورد ترکیبات شیمیایی اتمسفر سیاره اطلاعاتی کسب کنند. اندازه‌گیری دقیق چگالی سیاره در بررسی اتمسفر آن کمک بزرگی است، زیرا بیانگر آن است که اتمسفر سیاره در چه ارتفاعی است و اینکه آن را چه میزان محکم به دور خود نگه داشته است.

در مورد سایر سیارات زمین‌مانند _مثلِ پروکسیما ب که نزدیک‎ترین سیارۀ فراخورشیدی در فاصلۀ ۴/۲ سال نوری از ماست_ عبور سیاره از مقابل ستاره در راستای دید ما نیست، در نتیجه نمی‎توان اتمسفر آن را بررسی کرد. اما مدار سیارۀ LHS 1140b در راستای دید ناظر زمینی قرار دارد و با عبور سیاره از مقابل ستاره و تغییر شیب منحنی نوری ستاره می‎توان به وجود این سیاره پی برد _که این همان روش گذر است.

جو نازک به آن معناست که نور بیشتری از آن عبور می‌کند، در نتیجه بررسی سیگنال‎های مختلف عناصر شیمیایی جو راحت‎تر است. اما سیاره‎ای با جو ضخیم نشان‌ دهندۀ گرانش قوی سیاره، فشرده شدن جو و کاهش سیگنال‎هایی است که می‎توان ردیابی کرد؛ بااین‌حال، ابرها نیز می‎توانند مانع از رسیدن سیگنال‎ها و کاهش قدرت آن‎ها شوند. درمورد سیارۀ LHS 1140b، دانستن جرم آن کمک بزرگی است چون اثرهای ناشی از جرم را می‎دانیم پس هر تأثیر اضافه‎ای می‎تواند ناشی از ابرها باشد.

برای اندازه‌گیری چگالی این سیاره ازروش «سرعت شعاعی» استفاده می‌شود که با این شیوه میزان اثر کشش سیاره بر ستارۀ مادر را اندازه‌گیری می‎کنند. اندازه‌گیری جرم و چگالی سیارات فراخورشیدی آن‌قدر هم آسان نیست؛ مثلاً در مورد منظومۀ ترَپیست-۱ در فاصلۀ ۳۹ سال نوری از زمین، تأثیرات هفت سیاره که به دور یک ستاره می‎گردند باید حذف شود. تاکنون، چگالی یکی از آن‎ها اندازه‌گیری شده است که نشان می‎دهد سنگی نیست. از این‌رو، ممکن است بعضی یا همۀ آن‎ها سنگی نباشند.

دلیل دیگری که در بررسی این سیاره باعث شده تا دیتمن و همکارانش به آن علاقه‌مند ‎باشند، ستارۀ مادر این منظومه است که با خورشید ما بسیار متفاوت است. ستارۀ  LHS 1140که با نام‎های GJ 3053 و ۲MASS J00445930-1516166 نیز شناخته می‎شود، کوتولۀ نوع اِم (کوتولۀ سرخ) است و به طور قابل ملاحظه‎ای سردتر  و یک‌پنجم خورشید ماست.

بررسی سیارات فراخورشیدی که به ستاره‎های درخشان نزدیک هستند، تقریباً سخت است؛ چون نور سیاره در نور ستاره گم می‎شود، بنابراین در مورد ستاره‎های سرد و کم‌نور این مشکل وجود ندارد. کوتوله‎های سفید نوع ام، رایج‎ترین نوع ستاره در کهکشان هستند و اگر نشانه‎هایی از حیات مشاهده شود، به طور فزاینده‎ای احتمال حیات در کهکشان بالا می‎رود. اما، بعضی از کوتوله‎های قرمز در اوایل زندگی خود بسیار خشن هستند! تابش‎های فرابنفش و ایکسی دارند که می‎تواند آب مایع را تبخیر و شکل اولیۀ حیات را بر روی این سیاره‌ها از بین ببرد.

گروه تحقیقاتی، تصمیم دارند تا به کمک تلسکوپ فضایی هابل به بررسی جو این سیاره بپردازند و امیدوارند بتوانند با تلسکوپ‎های جیمز وب، تلسکوپ بزرگ ماژلان و تلسکوپ سی متری اطلاعات بیشتری به دست آورند.در نهایت ممکن است که دانشمندان حیاتی بر روی این سیاره پیدا نکنند، اما این سیاره با مشخصات بسیار خوبی که دارد می‎تواند اطلاعات بسیاری در مورد سیارات اطراف کوتوله‎های نوع ام و تکامل آن‎ها در اختیار ما قرار دهد.