چگونه اشعه ایکس، پناهگاه‌های امن برای زندگی را پیدا می‌کند؟

ستاره‌شناسان با استفاده از رصدخانه‌های فضایی چاندرا و XMM-نیوتن در حال بررسی پاسخ این پرسش هستند که آیا تشعشعات ساطع‌شده از ستارگان نزدیک به ما، در سطحی قرار دارد که برای قابل سکونت شدن سیارات فراخورشیدی مناسب باشند یا خیر.

هدف این تحقیق کمک به اولویت‌بندی ستارگان برای تصویربرداری دقیق با تلسکوپ‌هایی است که در آینده ساخته خواهند شد. تمرکز این مشاهدات بر روی ستارگانی است که سطح تشعشعات آن‌ها می‌تواند از سیاره‌ای با جو مناسب که منجر به حیات می‌شود، پشتیبانی کند.

بررسی قابلیت سکونت در سیارات فراخورشیدی با تلسکوپ‌های پیشرفته

ستاره‌شناسان با بهره‌گیری از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا و XMM-نیوتن آژانس فضایی اروپا، در حال ارزیابی این موضوع هستند که آیا ستارگان نزدیک می‌توانند میزبان سیارات فراخورشیدی قابل سکونت باشند یا خیر. این ارزیابی بر اساس این است که آیا ستارگان تشعشعاتی را منتشر می‌کنند که بتوانند شرایط بالقوه حیات را آن گونه که ما می‌شناسیم، تحت تأثیر قرار دهند. این تحقیقات به هدایت رصدهای نسل بعدی تلسکوپ‌ها کمک می‌کند تا بتوان اولین تصاویر از سیاراتی مشابه زمین را ثبت کرد.

تیمی از محققان ستارگانی را بررسی کرده‌اند که به اندازه کافی به زمین نزدیک هستند تا تلسکوپ‌های آینده بتوانند تصاویری از سیارات در مناطق به‌اصطلاح قابل سکونت آن‌ها بگیرند. این مناطق به عنوان مدارهایی تعریف می‌شوند که سیارات می‌توانند آب مایع روی سطوح خود داشته باشند.

بررسی قابلیت سکونت از طریق تشعشعات ستاره‌ای

تصاویر ثبت‌شده از سیارات فراخورشیدی تنها نقاطی نورانی هستند که مستقیماً ویژگی‌های سطحی مانند ابرها، قاره‌ها و اقیانوس‌ها را نشان نمی‌دهند. با این حال طیف نوری آن‌ها (میزان نور در طول موج‌های مختلف)، اطلاعاتی را درباره ترکیب سطح و جو سیاره به ما ارائه می‌دهد.

عوامل مختلفی وجود دارند که می‌توانند یک سیاره را برای زندگی مناسب کنند. یکی از این عوامل، میزان اشعه ایکس مضر و نور فرابنفش است که سیاره از ستاره میزبان دریافت می‌کند و می‌تواند به اتمسفر آن آسیب رسانده یا حتی آن را از بین ببرد.

روش‌‌شناسی تحقیق و مشاهدات ستاره‌ای

بریانا بایندر از دانشگاه پلی‌تکنیک ایالتی کالیفرنیا در پومونا که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، می‌گوید:

بدون بررسی میزان پرتو ایکس ساطع‌شده از ستاره میزبان، یک عنصر کلیدی در مورد اینکه آیا یک سیاره واقعاً قابل سکونت است یا نه را از دست می‌دهیم. ما باید بررسی کنیم که این سیارات دقیقاً چه میزان اشعه ایکس دریافت می‌کنند.

بایندر و همکارانش با فهرستی از ستارگانی کار خود را آغاز کردند که به اندازه کافی به زمین نزدیک هستند تا تلسکوپ‌های زمینی و فضایی آینده بتوانند تصاویری از سیارات موجود در مناطق قابل سکونت آن‌ها تهیه کنند. این تلسکوپ‌های آینده شامل “رصدخانه جهان‌های قابل سکونت” و تلسکوپ‌های بسیار بزرگ زمینی هستند.

یافته‌ها و پیامدهای کشف سیارات فراخورشیدی در آینده

تیم بایندر بر اساس مشاهدات پرتو ایکس برخی از این ستارگان با استفاده از داده‌های چاندرا و XMM-نیوتن، بررسی کرد که کدام ستارگان می‌توانند میزبان سیاراتی باشند که شرایط مناسبی برای شکل‌گیری و شکوفایی حیات دارند.

این تیم میزان درخشش ستارگان در پرتوهای ایکس، انرژی پرتوهای ایکس و تغییرات در خروجی پرتوهای ایکس به دلیل شعله‌های ستاره‌ای را بررسی کردند. پرتوهای ایکس که پرنورتر و پرانرژی‌تر هستند می‌توانند آسیب بیشتری به جو سیارات در حال گردش خود وارد کنند.

بهینه‌سازی با انتخاب هدف برای تلسکوپ‌های نسل بعدی

سارا پیکاک، یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه مریلند بالتیمور می‌گوید:

ما ستارگانی را شناسایی کرده‌ایم که میزان پرتو ایکس منطقه قابل سکونت آن‌ها مشابه یا حتی ملایم‌تر از محیطی است که زمین در آن تکامل یافته است. چنین شرایطی ممکن است نقشی کلیدی در حفظ جوی غنی مانند آنچه روی زمین یافت می‌شود، ایفا کند.

محققان از داده‌های موجود در آرشیو‌های تقریباً ۱۰ روزه رصد چاندرا و ۲۶ روزه رصد XMM برای بررسی رفتار پرتو ایکس ۵۷ ستاره مجاور که برخی از آن‌ها دارای سیاره‌های شناخته شده هستند، استفاده کردند. بیشتر آن‌ها سیارات غول‌پیکری مانند مشتری، زحل یا نپتون دارند، در حالیکه تنها تعداد انگشت‌شماری از این سیارات ممکن است جرمی کمتر از دو برابر زمین داشته باشند.

به احتمال زیاد سیارات بیشتری در این نمونه‌ها وجود دارند که به دور ستارگان خود می‌چرخند، به ویژه سیاراتی که از نظر اندازه مشابه زمین هستند که تاکنون شناسایی نشده‌اند. مطالعات عبوری (گذرا) که به دنبال افت‌های کوچک در نور هنگام عبور سیارات از مقابل ستاره‌های خود از منظر ما هستند، بسیاری از سیارات را از دست می‌دهند، زیرا برای تشخیص آن‌ها به هندسه خاصی نیاز است. این بدان معناست که شانس کشف سیارات در حال عبور در نمونه کوچکی از ستارگان کم است. تنها یک سیاره فراخورشیدی در این نمونه توسط روش عبوری شناسایی شد.

روش اصلی دیگر برای تشخیص سیارات از طریق تشخیص لرزش یک ستاره ناشی از سیارات در حال گردش است و این تکنیک عمدتاً برای یافتن سیارات غول‌پیکر نسبتاً نزدیک به ستارگان میزبان مناسب است.

ادوارد شویترمن، یکی از نویسندگان این مقاله از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید، می‌گوید:

ما نمی‌دانیم چه تعداد سیاره شبیه به زمین در تصاویر نسل بعدی تلسکوپ‌ها کشف خواهند شد، اما می‌دانیم که رصد کردن آن‌ها بسیار ارزشمند و دشوار خواهد بود. این داده‌های اشعه ایکس به اصلاح و اولویت‌بندی فهرست اهداف کمک می‌کنند و ممکن است به کمک آن سریع‌‎تر به اولین تصاویر از سیاره‌ای شبیه به زمین دست یابیم.

این نتایج در دویست و چهل و چهارمین نشست انجمن نجوم آمریکا در مدیسون ویسکانسین ارائه شد.

مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا برنامه چاندرا را مدیریت می‌کند. مرکز اشعه ایکس چاندرا در رصدخانه اخترفیزیک اسمیتسونین از لحاظ علمی از کمبریج ماساچوست و در حوزه عملیات پرواز از برلینگتون ماساچوست کنترل می‌شود.

منبع: Scitechdaily