تلسکوپ بزرگ ماژلان در حال آغاز به کار است؛ مشاهده مستقیم سیارات مشابه زمین به زودی ممکن خواهد شد

هم‌اکنون زمین به‌عنوان یک پدیده استثنایی به نظر می‌رسد، چراکه اغلب سیاراتی که از سال‌های قبل، یعنی از زمان شناسایی اولین سیاره فراخورشیدی در سه دهه اخیر، شناسایی شده‌اند، غالباً بزرگ، داغ و عمدتاً از جنس گاز هستند. با این حال، این برداشت شاید انعکاسی از محدودیت‌های فناوری‌های کنونی ما در شناسایی سیارات کوچک‌تر و سردتر باشد. بنابراین، می‌توان گفت که زمین ممکن است چندان هم خاص نباشد.

در سال‌های آینده، یک سری رصدخانه جدید به این وضعیت دگرگونی خواهند بخشید. از جمله این پروژه‌ها می‌توان به مأموریت پلاتو (PLATO) از آژانس فضایی اروپا که برای اوایل ۲۰۲۷ برنامه‌ریزی شده و همچنین آریِل (ARIEL) که برای سال ۲۰۳۱ در نظر گرفته شده، اشاره کرد. مأموریت پلاتو بر یافتن سیارات جدید متمرکز است، در حالی که آریِل بر مطالعه دقیق‌تر جو سیارات شناخته‌شده تمرکز خواهد داشت.

ماکسیمیلیان گونتر از آژانس فضایی اروپا در مصاحبه‌ای با مجله آی‌اف‌ال ساینس بیان کرده است: «پلاتو یک مأموریت پیشگامانه است که نه‌تنها به جست‌وجوی سیارات فراخورشیدی جدید، بخصوص سیاراتی با اندازه و جرم مشابه زمین که مدارهای آن‌ها شبیه یک سال زمین باشد، می‌پردازد، بلکه اطلاعاتی درباره سن ستارگان و خود این سیارات نیز در اختیار ما قرار می‌دهد.»

کار ثبت تصاویر مستقیم از سیارات فراخورشیدی عمدتاً به‌وسیله «تلسکوپ غول‌پیکر ماژلان» در صحرای آتاکامای شیلی انجام خواهد شد. این رصدخانه زمینی تحت حمایت کنسرسیومی متشکل از ۱۶ مؤسسه تحقیقی از هفت کشور در حال ساخت است. آینه اصلی این تلسکوپ با قطر ۲۵٫۴ متر از هفت قطعه دایره‌ای بزرگ تشکیل شده که به صورت هم‌زمان کار می‌کنند. قدرت تفکیک این تلسکوپ تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از تلسکوپ فضایی هابل و چهار برابر تلسکوپ فضایی جیمز وب خواهد بود.

ایجاد تلسکوپ تنها بخشی از کار است. یکی از چالش‌های عمده در رصدهای زمینی ناشی از وجود جو زمین است. اگرچه این جو برای حیات الزامی است، اما برای تلسکوپ‌ها باعث بروز مشکل می‌شود، زیرا اختلالات جوی باعث انحراف نور ورودی و تار شدن تصویر می‌گردد.

به منظور غلبه بر این مشکل، از فناوری اپتیک تطبیقی بهره‌برداری می‌شود. در این روش، رایانه‌های بسیار سریع به همراه آینه‌های قابل انعطاف به‌طور مداوم شکل آینه را تصحیح می‌کنند تا اثرات ناهمواری‌های جوی جبران گردد. یکی از ابزارهای کلیدی تلسکوپ ماژلان در این زمینه، سامانه‌ای موسوم به جی‌مگ‌آئو-ایکس (GMagAO-X) است.

در سامانه جی‌مگ‌آئو-ایکس، تعداد قابل توجهی قطعه کوچک (بیش از ۲۱ هزار محرک) وجود دارد که قادرند بخش‌های آینه را با دقت بسیار بالا تنظیم کنند. این قطعات با سرعت بسیار بالا (بیش از ۲۰۰۰ بار در ثانیه) عمل می‌کنند تا تغییرات آنی در شکل آینه را اصلاح نمایند. هدف از این کار، جلوگیری از تخریب تصاویر توسط لرزش‌ها و ناپایداری‌های جوی است و اطمینان از اینکه آینه همیشه به طور «دقیق و صحیح» تنظیم باقی بماند. این سیستم همچنین شامل یک کروناگراف (تاج‌نگار) است که نور قوی ستاره را مسدود کرده تا امکان مشاهده نور ضعیف بازتاب‌شده از سیارات اطراف آن فراهم شود.

ربکا برنستاین، دانشمند ارشد پروژه تلسکوپ ماژلان و اخترشناس مؤسسه کارنگی، در این زمینه اظهار داشته است: «جی‌مگ‌آئو-ایکس قادر به ثبت تصاویر مستقیم از سیارات بوده و حتی می‌تواند حرکت آن‌ها را در اطراف ستاره‌هایشان نظاره‌گر باشد. برای نخستین بار ما قابلیت دیدن سیاراتی به اندازه زمین را به صورت مستقیم پیدا خواهیم کرد.»

ابزاری دیگر به نام جی-سی‌ل‌ای‌اف نیز برای تحلیل طیفی نور طراحی شده است. این ابزار به دانشمندان کمک می‌کند تا ترکیب شیمیایی، جرم و ویژگی‌های احتمالی سیارات را شناسایی کنند و همچنین در مطالعه اجرام فراتر از کهکشان راه شیری نیز کاربرد دارد.

در سوی دیگر، تلسکوپ فوق‌العاده بزرگ اروپایی که توسط رصدخانه جنوبی اروپا ساخته می‌شود، آینه‌ای بسیار بزرگتر با قطر ۳۹٫۳ متر خواهد داشت. با این حال، این تلسکوپ در برنامه اولیه خود ابزاری مشابه جی-سی‌ل‌ای‌اف ندارد.

برنستاین در این رابطه توضیح داده است: «جی-سی‌ل‌ای‌اف تنها طیف‌نگار نوری با وضوح بسیار بالا است که در دهه نخست شروع به‌کار سه تلسکوپ بسیار بزرگ به کار خواهد رفت. این ابزار به اندازه‌گیری جرم سیاراتی به اندازه زمین در خارج از منظومه شمسی کمک کرده و نشانه‌های زیستی نظیر اکسیژن در جو آن‌ها را مورد بررسی قرار خواهد داد.»

حتی قبل از این که تلسکوپ ماژلان به کار خود آغاز کند، انتظار می‌رود کشفیات مهمی صورت گیرد. از جمله این کشفیات می‌توان به بررسی جو سیارات توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب و همچنین شناسایی تعداد زیادی از سیارات احتمالی با تحلیل داده های جدید به‌دست آمده از ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران اشاره کرد.

به‌طور همزمان، داده‌های ستاره‌شناسی به سرعت در حال افزایش است. رصدخانه ورا روبین به طور شبانه صدها هزار تا میلیون‌ها رویداد آسمانی را ثبت خواهد کرد و تلسکوپ‌هایی همچون ماژلان توانایی مشاهده این پدیده‌های کم‌نور را با دقت بیشتر خواهند داشت.

در کل، رصدخانه‌های کنونی نگاه ما به سیارات فراخورشیدی را دگرگون کرده‌اند، اما نسل جدید آن‌ها می‌تواند این مسیر را به طور چشمگیری تبديل كند و ما را به کشف دنیاهایی شبیه به زمین نزدیک‌تر سازد.