تالیمن؛ تلسکوپی اختصاصی برای کشف سیاره‌های مشابه زمین در منظومه‌ آلفا قنطورس

آیا هیچ سیاره‌ی سکونت‌پذیری در نزدیک‌ترین منظومه‌ی ستاره‌ای به زمین یعنی آلفا قنطورس وجود دارد؟ سال‌ها است دانشمندان برای پاسخ به این پرسش تلاش می‌کنند اما هنوز نتوانستند بر درخشش دو ستاره‌ی خورشید مانند این منظومه یعنی ستاره‌ی آلفا قنطورس A و B غلبه کنند. هدف از این جستجو، کشف علائمی از سیاره‌های اطراف این ستاره‌ها است. سومین ستاره‌ی این منظومه‌ی ستاره‌ای، کوتوله‌ی سرخ پروکسیما قنطورس است که وجود یکی از سیاره‌های آن اثبات شده است.

کشف سیاره‌های منظومه‌ی آلفا قنطورس منافع علمی زیادی را به دنبال خواهد داشت. این منظومه تنها چهار سال نوری با زمین فاصله دارد که در فواصل کیهانی مانند کسری از ثانیه است. هر سیاره‌ای ارزش بررسی را دارد اما سیاره‌های مشابه زمین بیشترین اولویت را دارند. حالا گروهی از دانشمندان با تلسکوپ خصوصی خود به دنبال چنین سیاره‌هایی هستند. به گفته‌ی الیور گویون از دانشگاه آریزونا و بخشی از تیم تلسکوپ:

ما این فرصت منحصر‌به فرد را داریم تا وجود سیاره‌ی سکونت‌پذیر را در این منظومه آشکار کنیم. این کار بی‌سابقه است.

توسعه‌ی تلسکوپ نسبتا کم هزینه‌ی تالیمن با سرمایه‌گذاری بیش از ۵۰۰ هزار دلار از سوی دولت استرالیا ادامه خواهد یافت. رهبر تیم این تلسکوپ، پیتر توتیل از دانشگاه سیدنی است که همراه با همکاران خود برای اولین بار در چند سال گذشته طرح تالیمن را ارائه کرد. این تلسکوپ که قبلا از طرف آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، سازمان مهندسی فضایی Saber Astronautics استرالیا و برنامه‌ی Breakthrough Initiatives کالیفرنیا حمایت شده است، با سرمایه‌گذاری یوری میلنر، میلیارد فناوری ساخته شده است.

تلسکوپ تالیمن، دارای ابعاد کوچک به اندازه‌ی یک جعبه کفش است که تنها برای یک هدف طراحی شده است: جستجوی سیاره‌ها در محدوده‌ی کمربند حیات منظومه‌ی آلفا قنطورس. کمربند حیات به منطقه‌ای گفته می‌شود که آب مایع روی سطح سنگی سیاره دوام خواهد داشت. قرار است این تلسکوپ در سال ۲۰۲۳ در مدار زمین قرار بگیرد. به گفته‌ی سارا سیگر از مؤسسه‌ی فناوری ماساچوست و یکی از شکارچیان سیاره‌ای که در این پژوهش دخالتی ندارد:

خبر پرتاب تلسکوپ بسیار عالی خواهد بود. فوق‌العاده است که شرکت‌های خصوصی به جستجوی ما برای یافتن زمینی دیگر سرعت می‌دهند.

نمای شبیه‌سازی شده از دید تلسکوپ تالیمن از منظومه‌ی ستاره‌ای دوتایی آلفا قنطورس

تلاش‌های زیادی برای یافتن سیاره‌های آلفا قنطورس صورت گرفته‌اند که با سطوح موفقیت مختلفی همراه بوده‌اند. برای مثال دانشمندان در سال ۲۰۱۲ تصور می‌کردند سیاره‌ای به نام آلفا قنطورس Bb را در مدار آلفا قنطورس B کشف کرده‌اند اما پژوهشگرهای دیگر در سال ۲۰۱۵ وجود این سیاره را نقص کردند. بررسی‌های پروکسیما قنطورس با موفقیت بیشتری همراه بودند و نشان دادند دنیایی احتمالی در ابعاد زمین به نام پروکسیما b در مدار این ستاره وجود دارد درحالی‌که نشانه‌هایی از سیاره‌ای دیگر به نام پروکسیما c هم پیدا شد. در سال جاری، هم سیاره‌ای احتمالی در ابعاد نپتون در مدار آلقا قنطورس A بررسی شد.

تالیمن نام عربی باستانی آلفا قنطورس و همچنین مخفف «تلسکوپ نظارت تداخل‌سنج مکان هندسی مداری در همسایگی نجومی» است که برای شکار سیاره‌های اطراف آلفا قنطورس A و B طراحی شده است. بخشی از این تلسکوپ در دست ساخت است. از طرفی پیش درآمد این مأموریت به نام Toliboy برای تست فناوری در سال جاری روی ماهواره‌ی CUAVA-1 به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب شد. تست آزمایشگاهی و کارهای شبیه‌سازی هم در دانشگاه سیدنی در دست انجام هستند. به گفته‌ی توتیل، تیم در حال کار روی نمونه‌ی اولیه‌ی کامل تلسکوپ است. گرچه برخی از ابعاد این مأموریت مثل هدایت موشک به فضا و ایستگاهش در مدار زمین باید حل بشوند، فناوری کلی تلسکوپ آماده است.

ویژگی اصلی تلسکوپ تالیمن تمرکز بر ماهیت دوتایی آلفا قنطورس A و B برای بررسی سیاره‌های احتمالی در کمربند حیات آن‌ها است. فاصله‌ی این دو ستاره به اندازه‌ی فاصله‌ی بین اورانوس تا خورشید است. تلسکوپ تالیمن از فناوری موسوم به مردمک انکساری برای بررسی ستاره‌ها استفاده می‌کند؛ این تلسکوپ ۱۲ سانتی‌متری به جای ثبت تصاویر بسیار باکیفیت از ستاره‌ها نور ستاره‌ها را به هزاران پیکسل تقسیم می‌کند و تصویری الگووار را می‌سازد که نوعی اثر فوتونیکی از موقعیت فضایی هر ستاره در آسمان شب ایجاد می‌کند.

دانشمندان امیدوار هستند با استفاده از این داده‌ها بتوانند گذارهای کوچک ستاره‌ای را که بر اثر کشش گرانشی سیاره‌ها ایجاد می‌شوند، رصد کنند. به این کار اندازه‌گیری اخترسنجی گفته می‌شود که با استفاده از دو ستاره بسیار آسان خواهد شد و امکان اندازه‌گیری دقیق فاصله‌ی بین دو ستاره را فراهم می‌کند. به گفته‌ی توتیل:

آلفا قنطورس هدف آسانی برای این تکنیک است. تقریبا مانند جهانی است که درست برای این مأموریت مشخص شده است.

دو سال رصد اخترسنجی با تالیمن به پژوهشگرها اجازه می‌دهد وجود یا عدم وجود سیاره‌های موجود در کمربند حیات دو ستاره‌ی آلفا قنطورس A و B را ارزیابی کنند؛ اما بالاترین قدرت اخترسنجی توانایی آن برای اندازه‌گیری دقیق جرم سیاره‌های جدید از طریق قدرت کشش گرانشی آن بر ستاره‌ها است. اغلب روش‌های کشف سیاره‌ای تنها به تخمین‌هایی از جرم می‌رسند و تفکیک دقیقی بین سیاره‌های گازی مثل مینی نپتون‌ها یا سیاره‌های مشابه زمین را ارائه نمی‌کنند.

با این حال تالیمن خالی از عیب نیست. برای مثال این تلسکوپ نشان نمی‌دهد سیاره‌ی احتمالی در مدار کدام ستاره قرار دارد؛ اما می‌تواند به شکلی دقیق سیاره‌های هم جرم زمین و سکونت‌پذیر را در منظومه‌های یادشده تشخیص دهد. به گفته‌ی توتیل:

با تالیمن می‌توانیم بگوییم سیاره در کمربند حیات یا هم جرم زمین است. کشف چنین سیاره‌ای مانند کشف طلا خواهد بود و پژوهشگرها مأموریت‌های پیچیده‌تری را ادامه خواهند داد.

مأموریت تالیمن پیشروی دو پیشرفت جذاب در علم سیاره‌های فراخورشیدی خواهد بود. اولین پیشرفت، استفاده از سرمایه‌ی خصوصی به جای تکیه بر سازمان‌های فضایی و دیگر سازمان‌های دولتی برای اجرای پژوهش علمی خارج از زمین است که ممکن است هیچ دستاورد موفقی را به دنبال نداشته باشد. به گفته‌ی گویون:

به سختی می‌توان برای چنین مأموریت‌های پر از ریسکی سرمایه‌گذار خصوصی پیدا کرد زیرا ممکن است هیچ سیاره‌ای در منظومه‌ی آلفا قنطورس پیدا نشود. با این حال پتانسیل پاداش‌ها بالا است. در صورتی که چیزی وجود داشته باشد می‌دانیم نزدیک‌ترین منظومه به ما احتمالا میزبان سیاره‌ای سکونت‌پذیر است؛ و به این ترتیب برنامه‌ی بسیاری از سازمان‌ها تغییر خواهد کرد.

این پروژه همچنین نشانه‌ای برای تلاش‌ها بعدی از جمله جستجوی هزاران سیاره‌ی فراخورشیدی از دو دهه‌ی گذشته تا بررسی منظومه‌‌های ستاره‌ای با جزئیات بالا است. امیلی ریکمن از مؤسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی بالتیمور می‌گوید فناوری تلسکوپ تالیمن با توجه به نزدیکی ستاره‌ها به زمین هیجان‌انگیز است. او می‌گوید:

یافتن حیات فرازمینی در دنیایی فراخورشیدی می‌تواند دستاوردی بسیار بزرگ باشد. همچنین ممکن است سیاره‌ای بسیار کوچک و نزدیک به ستاره وجود داشته باشد که ما قادر به دیدن آن نیستیم یا حتی شاید هیچ چیز در اطراف ستاره نباشد. در هر صورت نتیجه‌ی ارزشمندی به دست می‌آید.

فعلا آلفا قنطورس هدف اصلی است. در طول چند سال آینده ممکن است یک یا چند دنیای سکونت‌پذیر هم‌جرم با زمین در اطراف این ستاره‌ها کشف شود. در نتیجه نه‌تنها باید با تلسکوپ به بررسی آن‌ها بپردازیم بلکه باید کاوشگرهای رباتیکی را برای بررسی آن‌ها ارسال کرد. طرح چنین سفرهایی در حال حاضر ارائه شده است که شامل طرح Breakthrough StarShot پروژه‌ی خواهر Breakthrough Initirative با هدف ارسال کاوشگرهای کوچک با سرعت یک دهم سرعت نور به آلفا قنطورس است. تالیمن می‌تواند داده‌های کلیدی را برای تقویت این مأموریت چندده ساله ارائه کند. به گفته‌ی پیتر وردن:

می‌دانیم حداقل یک سیاره در این منظومه به نام پروکسیما b وجود دارد. اگر به این نتیجه برسیم که آلفا قنطورس A و B فاقد سیاره‌های سکونت‌پذیر هستند می‌توانیم بر پروکسیما تمرکز کنیم. اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود طولی نخواهد کشید که به نتیجه خواهیم رسید.