برای سال‌ها، ستاره‌شناسان با کمک تلسکوپ TESS ناسا هر بار که سیاره‌ای کوچک و سنگی را کشف می‌کردند، به آن به چشم یک قدم دیگر در مسیر یافتن حیات در جهان نگاه می‌کردند. اما بررسی دوباره داده‌ها اکنون نشان می‌دهد که بسیاری از این جهان‌های تحسین‌شده، آن‌طور که امید داشتیم زمین‌مانند نیستند.
بازنگری در اندازه سیارات TESS
بر اساس مطالعه‌ای جدید که به رهبری دانشگاه کالیفرنیا در ارواین انجام شده، شعاع بیش از ۲۰۰ سیاره کشف‌شده توسط TESS به طور سیستماتیک کمتر از مقدار واقعی برآورد شده است – در برخی موارد به قدری که این سیارات دیگر در دسته «احتمالاً قابل‌زیست» قرار نمی‌گیرند.
ته هان، دانشجوی دکترای دانشگاه ارواین و نویسنده اصلی تحقیق می‌گوید:
«ما دریافتیم که صدها سیاره فراخورشیدی بزرگ‌تر از آن چیزی هستند که به نظر می‌رسند، و این درک ما از سیارات فراخورشیدی را در مقیاسی وسیع تغییر می‌دهد. این یعنی ما تاکنون شاید تعداد کمتری سیاره شبیه زمین کشف کرده‌ایم.»
روش اشتباه در برآورد اندازه سیارات
روش ترانزیت: سایه‌ای از حقیقت
روشی که معمولاً برای یافتن سیارات استفاده می‌شود، «روش گذر» یا ترانزیت است؛ یعنی ستاره‌شناسان کاهش جزئی در روشنایی یک ستاره را هنگام عبور سیاره از مقابل آن ثبت می‌کنند. از روی این کاهش نور، شعاع سیاره تخمین زده می‌شود. اما این روش تنها زمانی دقیق است که نور ستاره عاری از اختلال باشد – شرایطی که در نواحی شلوغ آسمان دشوارتر به‌دست می‌آید.
پروفسور پل رابرتسون از دانشگاه ارواین می‌گوید:
«در واقع ما در حال اندازه‌گیری سایه سیاره هستیم. اگر پیکسل‌های تلسکوپ نور اضافی از ستارگان پس‌زمینه دریافت کنند، این سایه کم‌عمق‌تر دیده می‌شود و سیاره کوچک‌تر از اندازه واقعی به نظر می‌رسد.»
TESS: تلسکوپی با پیکسل‌های بزرگ‌تر، مشکل بیشتر
در مقایسه با مأموریت پیشین کپلر، تلسکوپ TESS به دلیل میدان دید وسیع‌تر و پیکسل‌های بزرگ‌تر، بیشتر در معرض آلودگی نوری قرار دارد. بیشتر تیم‌های تحقیقاتی تصور می‌کردند نرم‌افزارهای موجود می‌توانند این اختلال را به‌خوبی جبران کنند. اما ته هان تصمیم گرفت این فرضیه را آزمایش کند.
تحلیل دقیق‌تر با مدل نوری جدید
استفاده از کد TGLC برای رفع آلودگی نوری
ته هان با بررسی صدها مقاله داوری‌شده، اطلاعات مربوط به سامانه‌های تک‌سیاره‌ای که تا پایان سال ۲۰۲۴ توسط TESS معرفی شده‌اند را گردآوری کرد. سپس با استفاده از کدی به نام TGLC که نحوه پراکندگی نور هر پیکسل را مدل‌سازی می‌کند، داده‌ها را بازتحلیل کرد.
این کد از موقعیت و روشنایی ستارگان بر اساس کاتالوگ بسیار دقیق گایا استفاده می‌کند. پس از پردازش، عمق گذرها بیشتر شد – نشانه‌ای از بزرگ‌تر بودن سیارات.
پروفسور رابرتسون در این‌باره می‌گوید:
«داده‌های TESS دچار آلودگی هستند که مدل اختصاصی ته هان بهتر از هر روش دیگری آن را اصلاح می‌کند.»
خطاهای آماری در شعاع و چگالی
آزمایش‌های آماری نشان داد که در منابع علمی موجود، شعاع سیارات به‌طور میانگین حدود ۶ درصد کمتر از مقدار واقعی ثبت شده است. شاید این عدد کوچک به نظر برسد، اما زمانی که برای محاسبه چگالی استفاده می‌شود، این خطا منجر به بیش‌برآوردی حدود ۲۰ درصدی می‌شود.
از آنجا که چگالی پایه‌ای برای برآورد ترکیب سیاره است – اینکه آیا سیاره سنگی، آبی یا گازی است – این خطا می‌تواند تصور ما را از ماهیت آن به‌کلی تغییر دهد.
طبقه‌بندی دوباره «دوقلوهای زمینی»
پیش از این بازتحلیل، تصور می‌شد TESS سه سیاره تنها (نه در سامانه‌های چند سیاره‌ای) را کشف کرده که از نظر اندازه و ترکیب شبیه زمین هستند و ارزش بررسی‌های عمیق‌تری دارند. اما اصلاحات ته هان هر سه آن‌ها را از این فهرست حذف کرد.
هان می‌گوید:
«تا پیش از این، تنها سه سامانه تک‌سیاره‌ای TESS شباهت‌هایی به زمین در ترکیب خود داشتند. اما اکنون مشخص شده همه آن‌ها بزرگ‌تر از تصور قبلی هستند.»
با در نظر گرفتن اندازه‌های جدید، این سیارات احتمالاً در دسته «جهان‌های آبی» قرار می‌گیرند – سیاراتی که به طور کامل با اقیانوس پوشیده شده‌اند – یا حتی در گروه نپتون‌های کوچک با جوهای ضخیم هیدروژن و هلیوم.
اگرچه این دو نوع سیاره جذاب هستند، اما هیچ‌یک شرایط سطحی مشابه زمین را که برای زندگی لازم است فراهم نمی‌کنند.
تلسکوپ جیمز وب و اهداف تازه
اهمیت فهرست‌بندی دقیق برای مشاهدات بعدی
فراتر از شمارش سیارات شبیه زمین، تلسکوپ‌ها – چه در فضا و چه روی زمین – زمان محدودی دارند. ستاره‌شناسان برای تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام سیارات شایسته بررسی دقیق‌تر هستند، به فهرست‌های دقیق متکی‌اند.
رابرتسون می‌گوید:
«این یافته‌ها تأثیر مهمی بر درک ما از سیارات فراخورشیدی دارند – از جمله تعیین اولویت برای رصدهای بعدی با تلسکوپ جیمز وب، و همچنین بحث در مورد وجود جمعیتی از جهان‌های آبی در کهکشان.»
سیارات بزرگ‌تر: اهداف بهتر برای مطالعه جو
جالب اینجاست که سیاره‌ای که اکنون بزرگ‌تر شناخته می‌شود – و در نتیجه دارای جو حجیم‌تر است – می‌تواند هدف بهتری برای تلسکوپ وب باشد، زیرا جو آن راحت‌تر بررسی می‌شود. از سوی دیگر، سیاره‌ای که قبلاً به عنوان دوقلوی سنگی زمین معرفی شده بود، ممکن است از اولویت خارج شود.
آینده بازنگری در اندازه سیارات
احتمال بازگشت برخی سیارات به منطقه قابل‌زیست
تیم هان قصد دارد سیاراتی را که قبلاً به دلیل بزرگی بیش از حد یا چگالی پایین از فهرست قابل‌زیست‌ها کنار گذاشته شده‌اند، دوباره بررسی کند. برخی از آن‌ها ممکن است با اعمال اصلاحات دقیق‌تر دوباره به منطقه قابل‌زیست بازگردند؛ برخی دیگر هم ممکن است حتی بیش از پیش از آن فاصله بگیرند.
پیامدهایی برای مأموریت‌های آینده
محققان همچنین از دیگر دانشمندان می‌خواهند هنگام استفاده از منحنی‌های نوری خام TESS احتیاط کنند. این درس‌ها برای مأموریت‌های آتی مانند PLATO متعلق به آژانس فضایی اروپا که آن نیز بر اساس روش ترانزیت و میدان دید وسیع کار می‌کند، بسیار مهم است.
این پژوهش بار دیگر تأکید می‌کند که اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم از اندازه و ویژگی‌های دیگر سیارات می‌تواند گمراه‌کننده باشد، و حتی خطاهای کوچک می‌توانند به نتایج بزرگی درباره وجود حیات در جهان ختم شوند.
اما نکته مثبت آنجاست: اکنون ابزارهای دقیق‌تری برای جبران آلودگی‌ها در دسترس است. همچنین، به لطف داده‌های دقیق گایا، نقشه‌ای از ستارگان در اختیار داریم که می‌تواند پایه‌ای برای استفاده از این ابزارها باشد.
هر اصلاح، سرشماری کیهانی ما را دقیق‌تر می‌کند و سیارات واقعاً شبیه زمین را واضح‌تر نشان می‌دهد – حتی اگر تعدادشان کمتر از چیزی باشد که امید داشتیم. در مسیر جستجوی حیات فرازمینی، دانستن اینکه کجا را جست‌وجو نکنیم، به اندازه دانستن محل بعدی تلسکوپ اهمیت دارد.
