ممکن است تلسکوپ TESS همین حالا هم موفق به کشف سیاره ۹ شده باشد!

بر اساس مقاله‌ای که اخیرا توسط تیم تحقیقاتی منتشر شده، ممکن است همین حالا هم تلسکوپ TESS که یکی از معروف‌ترین تلسکوپ‌های ناسا هم به شمار می‌رود، موفق به کشف سیاره ۹ شده باشد!

اگر علاقه‌مند به دنیای نجوم هستید، قطعا می‌دانید که یک تئوری پرطرفدار در میان ستاره شناسان مبنی بر وجود یک سیاره ناشناخته و مرموز در منظومه شمسی، وجود دارد. این سیاره مرموز که به سیاره ۹ (Planet 9) مشهور است، می‌تواند رفتار عجیب برخی اجرام آسمانی موجود در منظومه ما را توجیه کند. اما نکته بسیار مهم در رابطه با سیاره ۹ این است که در حال حاضر، این سیاره صرفا یک مفهوم فرضی است و به هیچ عنوان وجود آن به طور رسمی و قطعی ثابت نشده است. با این حال ستاره شناسان و دانشمندان بسیار زیادی طی سال‌های گذشته و مخصوصا یکی دو دهه اخیر تلاش کرده‌اند تا به نحوی وجود این سیاره فرضی را ثابت کنند. آن‌ها تاکنون موفق به کشف سیاره ۹ نشده‌اند و امیدوارند در آینده بتوانند این کار را انجام دهند. اما یک تیم از ستاره‌شناسان در تحقیقی که اخیرا انجام داد، به این نتیجه رسید که ممکن است تلسکوپ تس (TESS) همین حالا هم وجود سیاره ۹ را ثابت کرده باشد. به عقیده این تیم تحقیقاتی، صرفا کافی است داده‌های دریافتی از تلسکوپ تس را با دید تازه‌ای بررسی کنیم!

آشنایی با سیاره ۹

سالیان سال باور بر این بود که آخرین سیاره منظومه شمسی، سیاره پلوتون یا همان پلوتو (Pluto) است. اما پلوتو بنا به دلایلی کاملا موجه، در حال حاضر به عقیده اکثریت جامعه علمی، دیگر یک سیاره به شمار نمی‌رود. درواقع باور عمومی در جامعه علمی به این صورت است که پلوتو، در کنار چهار جرم آسمانی دیگر با نام‌های سرس (Ceres)، هائومیا (Haumea)، ماکه‌ماکه (Makemake که ماکِی‌ماکِی هم تلفظ می‌شود) و اِریس (Eris) در یک شاخه جدید از اجرام آسمانی به نام “سیاره‌های کوتوله” (Dwarf Planet) قرار می‌گیرند. البته باور علمی بر این است که سیاره‌های کوتوله بیشتری هم در منظومه شمسی وجود دارد اما با این حال، در حال حاضر تنها از این ۵ جرم آسمانی به عنوان سیاره کوتوله یاد می‌شود.

پس از اینکه اکثریت جامعه علمی پذیرفت که پلوتو یک سیاره نیست، به طور رسمی اعلام شد که منظومه شمسی تنها دارای ۸ سیاره است. هشتمین سیاره منظومه شمسی هم همانطور که قطعا می‌دانید، سیاره نپتون است. پس واضح است که وقتی ما از سیاره ۹ صحبت می‌کنیم، منظورمان به هیچ عنوان پلوتو نیست و درواقع منظورمان سیاره‌ای فرضی است که پس از سیاره نپتون قرار گرفته است.

اما چرا بسیاری از دانشمندان به وجود سیاره ۹ اعتقاد دارند؟ پاسخ این سوال در رفتار عجیبی نهفته است که در برخی اجرام آسمانی فرانپتونی رویت شده است. پس از سیاره نپتون، ناحیه‌ای موسوم به کمربند کویپر (Kuiper Belt) در منظومه شمسی وجود دارد که مملو از سیارک‌ها و سیاره‌های کوتوله و دیگر اجرام آسمانی است. برخی اجرام آسمانی موجود در این کمربند، در مدارهای عجیب و غیرمعمولی حرکت می‌کنند. این حرکت انقدر عجیب است تقریبا تمام دانشمندان متفق‌القول هستند که یک عامل ناشناخته در نحوه حرکت آن‌ها تاثیر گذار است.

برخی دانشمندان که البته تعدادشان هم به هیچ عنوان کم نیست، معتقدند این عامل ناشناخته، درواقع یک جرم آسمانی بسیار بزرگ در ناحیه‌ای دورتر از کمربند کویپر است که بخاطر اندازه بزرگ و در نتیجه جاذبه قابل توجهی که دارد، باعث ایجاد اختلال در مدار حرکتی برخی اجرام آسمانی موجود در این کمربند شده است. این دسته از دانشمندان معتقدند که آن جرم آسمانی بزرگ، درواقع یک سیاره ناشناخته است. با توجه به اینکه به باور اکثریت جامعه علمی، در حال حاضر تنها ۸ سیاره در منظومه شمسی قرار دارد، در نتیجه اگر بپذیریم که یک سیاره دیگر هم در منظومه شمسی وجود دارد، این سیاره به نهمین سیاره منظومه ما و یا همان سیاره ۹ تبدیل می‌شود.

البته ناگفته نماند که تئوری‌های منطقی دیگری هم برای توجیه مدار حرکتی عجیبی که برخی اجرام آسمانی موجود در کمربند کویپر دارند وجود دارد. به عنوان مثال اگر بخواهیم خیلی کوتاه به یکی از این تئوری‌ها بپردازیم، باید بگوییم که گروهی از دانشمندان معتقدند که چیزی بنام سیاره ۹ در منظومه شمسی وجود ندارد و صرفا تجمع اجرام آسمانی کوچک و بزرگ در کمربند کویپر، باعث ایجاد پدیده‌ای بنام “نیروی گرانش تجمعی” شده است. به عقیده آن‌ها همین پدیده عامل اصلی رفتارهای عجیب برخی اجرام آسمانی کمربند کویپر به شمار می‌رود. ما در گجت نیوز این موضوع را به طور کامل مورد بررسی قرار داد‌ه‌ایم که می‌توانید مقاله مربوط به آن را نیز در ادامه مشاهده کنید:

اما اگر کمی هم بخواهیم به ویژگی‌های ظاهری سیاره ۹ بپردازیم باید بگوییم که دانشمندان معتقدند این سیاره فرضی، اگر واقعا وجود داشته باشد، احتمالا درست مانند اورانوس و نپتون یک غول یخی است که عمدتا از آب، آمونیاک و متان تشکیل شده است. ضمن اینکه اندازه سیاره ۹ هم به احتمال بسیار زیاد، به اورانوس و مخصوصا نپتون نزدیک است. از آنجایی که هم اورانوس و هم نپتون به مراتب بزرگتر از سیاره زمین هستند، در نتیجه به عقیده دانشمندان، سیاره ۹ هم به احتمال بسیار زیاد، دارای حجمی به اندازه ۵ تا ۱۰ برابر سیاره ما و همچنین شعاعی به اندازه ۲ تا ۴ برابر زمین است.

نحوه کار تلسکوپ TESS

بدون شک تلسکوپ تس یکی از مشهورترین و البته مهمترین تلسکوپ‌های حال حاضر ناسا و حتی کل کره زمین به شمار می‌رود. هدف اصلی تس کشف سیاره های فراخورشیدی است. منظور از سیاره‌های فراخورشیدی، همانطور که احتمالا می‌دانید، سیاراتی است که خارج از منظومه شمسی قرار دارند. ضمن اینکه تلسکوپ تس، یک تلسکوپ فضایی محسوب می‌شود که این موضوع یعنی TESS خارج از سیاره ما و در حال چرخش به دور کره زمین است. مدار چرخش این تلسکوپ هم یک مدار بیضی شکل است.

نحوه کار تلسکوپ TESS به این صورت است که با عدسی‌های فوق‌العاده قدرتمند خودش به آسمان بی‌کران خیره می‌شود و منتظر کوچکترین نوسانات نوری که از طرف ستاره‌ها به سمت این تلسکوپ ساطع می‌شود، می‌ماند. اگر این نوسانات نور به طور مرتب و طبق یک قاعده مشخص و در فواصل زمانی معین تکرار شوند، تس و درواقع دانشمندانی که این تلسکوپ فضایی را کنترل می‌کنند، متوجه وجود یک جرم آسمانی در حوالی آن ستاره بخصوص می‌شوند که در بازه‌های زمانی معینی، بین تلسکوپ تس و ستاره مد نظر قرار می‌گیرد. این موضوع نشان می‌دهد که آن جرم آسمانی بخصوص، در حال چرخش به دور ستاره مد نظر تس است و البته انقدر هم بزرگی دارد که بتواند میزان نوری که از سمت ستاره خودش ساطع می‌شود را دستکاری کند. در نتیجه واضح است که این جرم آسمانی بخصوص، به احتمال قریب به یقین، یک سیاره است.

نکته دیگر در رابطه با تلسکوپ تس این است که ستاره‌های مورد بررسی این تلسکوپ، بعضا در فواصل بسیار دوری از آن قرار گرفته‌اند یا صرفا ستاره‌های چندان بزرگی نیستند و به همین علت هم نوری که تس از سوی آن‌ها دریافت می‌کند، بسیار نحیف و ناچیز است. در نتیجه دانشمندان از یک تکنیک جالب به نام ردیابی دیجیتالی (Digital Tracking) استفاده می‌کنند. برای استفاده از این تکنیک، ابتدا باید تلسکوپ تس تصاویر بسیار زیادی از سوژه‌های خودش بگیرد. سپس دانشمندان تعداد زیادی از این تصاویر را روی همدیگر قرار می‌دهند و با اینکار باعث می‌شوند نقاط کمرنگ تصویر، به مراتب پر رنگ‌تر از حالت عادی شوند. به این ترتیب نقاط کم نور و نحیفی که توسط TESS ثبت شده، کاملا قابل تشخیص می‌شوند.

موانع پرشمار کشف سیاره ۹ !

یکی از اصلی‌ترین ابهاماتی که در رابطه با سیاره ۹ وجود دارد این است که اگر واقعا این سیاره وجود دارد، پس طبق مشخصاتش و ابعاد نسبتا بزرگی که دارد، چرا تاکنون توسط دانشمندان کشف نشده است؟ اما طرفداران فرضیه وجود سیاره ۹ هم سوال جالبی مطرح می‌کنند؛ آن‌ها می‌پرسند که اگر واقعا سیاره ۹ وجود ندارد، چرا تاکنون بشر نتوانسته عدم وجود آن را کشف کند؟

نکته جالب در رابطه با این دو سوال این است که اتفاقا هر دوی آن‌ها هم کاملا درست و قابل تامل هستند! تاکنون چندین و چند بار سرتاسر منظومه شمسی توسط دانشمندان نقشه‌برداری شده و علی رغم اینکه در هیچکدام از این نقشه‌های آسمانی نمی‌شد سیاره ۹ را رویت کرد، اما با این حال داده‌هایی که توسط آن‌ها به دست دانشمندان رسید به گونه‌ای بود که کاملا می‌توانست وجود سیاره ۹ را توجیه کند! درواقع می‌توان گفت که داده‌هایی که هم‌اکنون در دست دانشمندان قرار دارد نه می‌توانند به طور قطعی منجر به کشف سیاره ۹ شوند و نه می‌توانند وجود این سیاره فرضی را به طور قطعی رد کنند!

پس به طور کلی می‌توان گفت که جامعه علمی در حال حاضر منتظر بدست آوردن اطلاعات و داده‌های جدید از فضای فرانپتونی است تا بالاخره وجود و یا عدم وجود سیاره ۹ ثابت شود. اما مایک براون (Mike Brown) و تیم او در تحقیقاتی که اخیرا انجام دادند به این نتیجه رسیدند که شاید در حال حاضر نتوان عدم وجود سیاره ۹ را ثابت کرد، اما با بررسی داده‌های ثبت شده توسط تلسکوپ تس، اگر واقعا این سیاره وجود داشته باشد، می‌توانیم همین حالا هم وجود آن را اثبات کنیم!

البته خود این تیم تحقیقاتی هم به این موضوع اذعان دارد که هرگز نمی‌توان با تلسکوپ تس به طور مستقیم وجود سیاره ۹ را ثابت کرد چون همانطور که در بخش مربوط به تلسکوپ TESS هم عنوان شد، این تلسکوپ برای کشف سیاره‌های فراخورشیدی تنظیم شده و شیوه کارش به گونه‌ای است که هرگز نمی‌تواند سیاره‌ای ناشناخته در داخل منظومه شمسی را کشف کند. همانطور که گفته شد، تلسکوپ تس تنها در صورتی می‌تواند یک سیاره را کشف کند که آن سیاره بخصوص بین ستاره میزبان خودش و همچنین تلسکوپ TESS قرار بگیرد. از آنجایی که اگر سیاره ۹ واقعا وجود داشته باشد، در داخل منظومه شمسی ما قرار گرفته و در نتیجه ستاره میزبانش هم خورشید خودمان است، واضح است که تحت هیچ شرایطی، این سیاره بین خورشید و تلسکوپ تس قرار نخواهد گرفت. تلسکوپ تس در مدار کره زمین قرار گرفته و با توجه به شیوه کارش، تنها اجرام آسمانی‌ای را می‌تواند ثبت کند که مابین سیاره ما و خورشید قرار گرفته‌اند یا به عبارت دیگر، فاصله آن‌ها تا خورشید، کمتر از فاصله سیاره ما تا خورشید است. اما طبق تخمین‌های دانشمندان، اگر واقعا سیاره ۹ وجود داشته باشد فاصله این سیاره تا خورشید، حدودا ۲۵۰ برابر بیشتر از فاصله زمین تا خورشید است!

اما یک نکته ظریف در رابطه با تلسکوپ تس وجود دارد که کمتر مورد توجه جامعه علمی قرار گرفته و آن هم این است که TESS برای اینکه بتواند فضای فراتر از منظومه شمسی را رویت کند، طبیعتا فضایی که بین خودش تا انتهای منظومه شمسی وجود دارد را نیز رصد می‌کند. به همین دلیل آقای براون و تیم او معتقدند اگر سیاره ۹ به حد کافی بزرگ و البته روشن باشد، از نظر تئوری می‌توان با استفاده از تکنیک ردیابی دیجیتالی که پیشتر هم آن را توضیح دادیم، این سیاره را رویت کرد!

استفاده از تکنیک ردیابی دیجیتالی برای کشف سیاره ۹ یک مشکل اساسی دارد و آن هم این است که اولا مدار گردش تلسکوپ تس به دور زمین، یک مدار بیضی مانند است و دوم هم اینکه سیاره ۹، اگر واقعا وجود داشته باشد، یک جسم در حال حرکت است. ضمن اینکه فاصله این سیاره فرضی با تلسکوپ تس هم بسیار کمتر از فاصله‌ای است که TESS با ستاره‌ها و اجرام آسمانی فرا خورشیدی دارد. تمام این موارد در کنار همدیگر باعث پدید آمدن یک نوع شدید از پدیده‌ای می‌شوند که به اصطلاح از آن به عنوان اختلاف مَنظَر یا پَرِلِکس (Parallax) یاد می‌شود. پرلکس یک بحث بسیار جالب است که متاسفانه توضیح آن بخاطر طولانی و البته پیچیده بودنش از چارچوب این مقاله خارج است.

ولی اگر خیلی کوتاه و سطحی بخواهیم به این پدیده جالب اشاره کنیم، می‌توانیم یک مثال بسیار ساده بزنیم. کافی است شما یک انگشت خود را در فاصله‌ای زیاد نسبت به چشم‌هایتان قرار دهید. سپس یکی از چشم‌هایتان را ببندید و با چشم دیگرتان به این انگشتتان نگاه کنید. بعد آن یکی چشمتان را ببندید و با چشمی که تا الان بسته بود به انگشتتان نگاه کنید. احتمالا مشاهده خواهید کرد که انگشتتان کمی جا به جا می‌شود. اما این جابجایی چندان محسوس نیست. حال انگشتتان را ذره ذره به چشم‌هایتان نزدیک کنید و با همان روشی که گفته شد، به این انگشت نگاه کنید. قطعا مشاهده خواهید کرد که با نزدیک شدن انگشتتان به چشم‌هایتان، جابه جایی بیشتری هم در موقعیت مکانی انگشتتان به وجود می‌آید. این پدیده همان اختلاف منظر یا پرلکس که به اختلاف زاویه پرسپکتیو هم شناخته می‌شود، است.

بیضی بودن مدار گردش تلسکوپ تس هم باعث می‌شود هنگامی که این تلسکوپ به عنوان مثال عکس اول را می‌گیرد، در موقعیت چشم چپ شما قرار گرفته باشد و هنگامی که باز به عنوان مثال عکس دهم را می‌گیرد، به موقعیت چشم راست شما تغییر مکان داده باشد. به همین علت هم هنگامی که تصاویر را روی همدیگر قرار دهیم، نقاط کمرنگ روی همدیگر قرار نمی‌گیرند و در نتیجه تکنیک ردیابی دیجیتالی هم نمی‌تواند آن‌ها را پر رنگ‌تر کند.

همانطور که در مثال حرکت انگشت دست هم مشاهده کردید، اختلاف منظر در اجسامی که نزدیک ناظر قرار گرفته‌اند، به مراتب شدیدتر از اختلاف منظری است که در اجسام دور مشاهده می‌شود. به همین علت هم تکنیک ردیابی دیجیتالی برای اجرام آسمانی فراخورشیدی که در فاصله بسیار زیادی نسبت به تلسکوپ تس قرار گرفته‌اند، بسیار ایده‌آل است چرا که در این شرایط، اختلاف منظر اندک و نامحسوسی رخ می‌دهد. با این حال اجرام آسمانی که در داخل منظومه شمسی ما قرار گرفته‌اند، مانند سیاره ۹، بخاطر فاصله به مراتب کمتری که با تلسکوپ تس دارند، دچار اختلاف منظر شدیدی می‌شوند. ضمن اینکه بیضی بودن مدار حرکت تلسکوپ تس و متحرک بودن سیاره ۹ باعث می‌شود که پدیده اختلاف منظر حتی از قبل هم شدیدتر شود.

اما آقای براون و تیم تحقیقاتی او معتقدند اگر ما بتوانیم میزان اختلاف منظر یک جسم را اندازه‌گیری کنیم، می‌توانیم به سادگی این فاصله را نادیده بگیریم و با استفاده از نرم افزارهای تخصصی، عملا اختلاف منظر را از بین ببریم. اگر اینکار را درست انجام دهیم، می‌توانیم به خوبی از تکنیک ردیابی دیجیتالی هم استفاده کنیم.

البته این راهکار، ابتکار این تیم تحقیقاتی نیست چرا که پیشتر هم این ترفند توسط ناسا بر روی تصاویر دریافتی از تلسکوپ‌هایی غیر از TESS انجام گرفته و اتفاقا موفقیت‌آمیز هم بوده است چرا که با همین روش، چندین و چند جرم فرانپتونی توسط دانشمندان کشف شده است. اما این تیم تحقیقاتی، یک ورژن بسیار پیچیده و پیشرفته‌تر را برای کشف سیاره ۹ درنظر دارد.

به عقیده این تیم تحقیقاتی، اصلی‌ترین نکته‌ای که برای کشف سیاره ۹ با بکارگیری روش آن‌ها وجود دارد، این است که آیا این سیاره به حد کافی بزرگ و روشن هست یا خیر. طبق تخمین‌های دانشمندان، اگر واقعا سیاره ۹ وجود داشته باشد، احتمالا دارای “قدر ظاهری” یا Apparent Magnitude بین ۱۹ تا ۲۴ است. منظور از قدر ظاهری، میزان روشنایی یک جرم آسمانی از دید ناظری است که در کره زمین ایستاده است. هرچه میزان قدر ظاهری یک جرم آسمانی بالاتر برود، آنگاه رویت آن توسط ما هم سخت‌تر می‌شود. به عنوان مثال یک جرم آسمانی با قدر ظاهری ۶، حدودا یک میلیون برابر روشن‌تر از جرمی دیگر با قدر آسمانی ۲۱ است! این در حالی است که ما در کره زمین، در بهترین حالت ممکن، قادر به مشاهده همان جرمی هستیم که قدر ظاهری ۶ دارد و هر جرمی که دارای قدر ظاهری بالاتری باشد، عملا توسط چشم غیر مسلح انسان مشاهده نخواهد شد.

اما همانطور که گفته شد، طبق تخمین‌های دانشمندان، قدر ظاهری سیاره ۹ عددی بین ۱۹ تا ۲۴ است. پس سوالی که بوجود می‌آید این است که آیا تلسکوپ تس توانایی مشاهده این میزان قدر ظاهری را دارد؟ طبق آزمایشتان آقای براون و تیم او، مشخص شد که روش خاص آن‌ها به سادگی قادر به آشکارسازی اجرامی حتی با قدر ظاهری ۲۱٫۶ هم هست. در نتیجه می‌توان امیدوار بود که روش آن‌ها برای اجرامی با قدر ظاهری نزدیک به ۲۴ هم جواب دهد.

مانع بسیار بزرگ دیگری که بر سر راه دانشمندان برای کشف سیاره ۹ قرار دارد این است که ما به طور دقیق از ابعاد، فاصله‌ای که این سیاره مرموز نسبت به ما دارد و همچنین مدار حرکتی آن اطلاعی نداریم. تازه این موضوع با فرض این است که اصلا سیاره ۹ واقعا وجود داشته باشد! اما این موضوع به معنی غیرممکن بودن کشف سیاره ۹ نیست چرا که ایده وجود این سیاره، تنها برای توجیه حرکت عجیب برخی اجرام آسمانی موجود در کمربند کویپر مطرح شده و تنها در صورتی این سیاره فرضی می‌تواند باعث ایجاد این حرکات عجیب شده باشد که حجم و مدار گردش خاصی داشته باشد و در فاصله معینی هم نسبت به کمربند کویپر قرار گرفته باشد.

در نتیجه آقای براون و همکاران او معتقدند که اگر واقعا سیاره ۹ وجود داشته باشد، می‌توان با آزمون و خطا در داده‌ها و تصاویر ثبت شده توسط تلسکوپ تس، بالاخره این سیاره را پیدا کرد. به عنوان مثال، فرض کنید یک جرم آسمانی وجود دارد که طبق تخمین‌های دانشمندان، باید دارای مداری با زاویه انحراف بین ۱۰ تا ۲۰ درجه باشد. حال ما می‌توانیم یک بار با این فرض که زاویه انحراف مدار این جرم آسمانی، ۱۰ درجه است به دنبال آن بگردیم، سپس زاویه‌های دیگر را امتحان کنیم. درست است که این روش زمان بسیار زیادی را طلب می‌کند اما با استفاده از اَبَرکامپیوترها، عملی شدن آن خیلی هم دور از ذهن نیست.

پس به طور کلی می‌توان گفت که برای کشف سیاره ۹ دو راه پیش روی ما قرار دارد؛ یک راه این است صبر کنیم تا بلکه روزی یکی از تلسکو‌پ‌هایمان بتواند وجود و یا عدم وجود این سیاره را به طور قطعی ثابت کند. در این صورت ما عملا متوسل به اتفاقی شده‌ایم که ممکن است در آینده رخ دهد و البته ممکن هم هست هرگز رخ ندهد. یا می‌توانیم با نگاهی تازه، به بررسی داده‌های کنونی خودمان، مخصوصا داده‌هایی که از تلسکوپ TESS بدست آورده‌ایم، مشغول شویم تا هرچه زودتر بتوانیم معمای سیاره نهم منظومه شمسی را حل کنیم.