معرفی تلسکوپ فضایی کپلر

تلسکوپ فضایی کپلر متعلق به سازمان ناسا، رصد‌خانه‌ای درفضاست که در کشف سیارات فراخورشیدی (خارج از منظومه شمسی) تخصص دارد؛ به ویژه آن سیاراتی که اندازه‌ای در حدود زمین دارند و در منطقه “زیست پذیر” ستاره خود واقع شده‌اند.

پس از آنکه این تلسکوپ در سال ۲۰۰۹ به فضا پرتاب شد، ستاره شناسان توانستند هزاران سیاره در خارج از منظومه شمسی یا اصطلاحا سیاره فراخورشیدی را فقط بوسیله آن رصد کنند. اکثر این سیارات کشف شده، اندازه‌ای در بازه اندازه زمین تا اندازه نپتون دارند.

نپتون چهار برابر زمین بزرگی دارد. بیشتر سیارات فراخورشیدی که تلسکوپ فضایی کپلر موفق به کشف آنها شده است در ناحیه کوچکی در صورت فلکی دجاجه (Cygnus) واقع شده اند. تلسکوپ کپلر در چهار سال اولیه فعالیت خود بر روی این صورت فلکی تمرکز کرده بود.

تا ماه ژوئن سال ۲۰۱۷، تلسکوپ کپلر موفق به کشف ۲۳۳۵ سیاره فراخورشیدی شد. اگر تعداد سیارات فراخورشیدی تایید نشده و جهان‌های زیست پذیر رصد شده را به این عدد اضافه کنیم، نتیجه می‌گیریم ۴۰۳۵ جرم آسمانی تاکنون توسط تلسکوپ کپلر مشاهده شده‌اند.

هنوز راه زیادی تا پایان برنامه ریزی شدهماموریت کپلر در پیش رو است. لازم به ذکر است در سال ۲۰۱۳ مشکلات فنی، مدیران ماموریت کپلر را مجبور کرد تا ماموریتی تحت عنوان کپلر۲ (K2) تعریف کنند؛ در همین راستا نگاه کپلر به مناطق رصدی دیگری در آسمان معطوف شد.

در اولین سال‌های کشف سیارات فراخورشیدی، دانشمندان توانستند غول‌های گازی عظیمی در اندازه‌های مشتری و بزرگتر از آن را پیدا کنند که بسیار به ستاره میزبان خود نزدیک بودند. با فعالیت‌های کپلر و همچنین شکارچیان سیارات فراخورشیدی قدرتمند دیگر بر روی سطح زمین، سیاراتی در اندازه‌های زمین و یا اندکی بزرگتر از آن با سطحی سنگی، موسوم به “ابرزمین‌ها” روز به روز بیشتر کشف می‌شدند.

تلسکوپ فضایی کپلر همچنین این امکان را به ستاره شناسان داد تا بتوانند سیارات فراخورشیدی را گروه بندی کنند، امری که در پی بردن به منشاء آنها بسیار کارساز بود.

ماموریت اولیه تلسکوپ فضایی کپلر شکار سیارات فراخورشیدی

تلسکوپ فضایی کپلر که مجموعا مبلغ نه چندان زیاد ۶۰۰ میلیون دلار از بودجه خزانه آمریکا را مصرف کرد، با این هدف که بتواند مدت یکسال در فضا حضور داشته باشد، در سال ۲۰۰۹ پرتاب شد. این بخشی از یک برنامه ناسا برای استفاده از فضاپیما‌های کم هزینه در جستجو‌های درون منظومه شمسی بود.

کپلر و دان (Dawn) هر دو در سال ۲۰۰۱ در راستای همین ماموریت برگزیده شدند. ماموریت دان سرانجام منجر به کشف دو سیاره کوتوله وستا و سرس شد. تلسکوپ فضایی کپلر تمام تمرکز خود را به طور مشخص بر روی نقطه‌ای در صورت فلکی دجاجه یا کرگدن (Cygnus) معطوف کرد و موفق شد ۱۰۰ هزار ستاره با قابلیت میزبانی از سیارات را رصد کند.

کپلر توانست سیارات فراخورشیدی بسیاری را به کمک روش گذر (Transmit)، یعنی مشاهده جرمی، بدلیل عبور آن از مقابل ستاره میزبانش، کشف کند و به همین جهت به شکارچی سیارات فراخورشیدی شهره شده است.  این سیارات در ابتدا بوسیله سایر تلسکوپ‌ها و از طریق اندازه گرفتن “همگرایی گرانشی” سیاره بر ستاره میزبان خود کشف می‌شدند.

در فوریه ۲۰۱۴، دانشمندانی برای کشف سیارات فراخورشیدی با استفاده از روشی بنام “تایید چندتایی” پیشگام شدند. باید بدانیم که یک ستاره با چند سیاره اطرافش، از نظر گرانشی در سطح پایداری است. در این نظریه، مادامی که چنین ستاره‌ای در یک مجموعه از ستارگان نزدیک به هم وجود داشته باشد، این مجموعه در کل بدلیل گرانش عظیم ستاره‌هایش سطح پایداری کمی خواهد داشت.

با استفاده از این روش یک تیم‌ تحقیقاتی موفق شدند فقط در یک گزارش از وجود ۷۱۵ سیاره فراخورشیدی خبر دهد. این گزارش در میان تمام گزارش‌ها، بیشترین میزان اکتشافات را در بر داشت.

ماموریت کپلر فراتر از برنامه زمانی‌اش پیشرفت و تا پایان ماه مه ۲۰۱۳ به فعالیت خود ادامه داد. زمانی که تعداد نیمی از چهار چرخ واکنشی‌اش (ژیروسکوپ؛ وسیله برای حفظ جهت) را از دست داد. این تلسکوپ برای قرارگیری و ماندن در مسیر مستقیم حرکتش به حداقل سه ژیروسکوپ نیازمند است. با این حال در این زمان ناسا اعلام کرد که این تلسکوپ در سلامت کامل به سر می‌برد و برای تحقق ایده‌های جدید در ماموریتش، نیازمند بررسی‌های بیشتر بر روی سخت‌افزارها است.

ماموریت جدید کپلر

پس از گذشت چند ماه، ناسا با ماموریت جدیدی به نام کپلر۲ (K2) بازگشت. این ماموریت طوری طراحی شده بود که تلسکوپ منحصرا برای حفظ پایداری‌ در یک نقطه برای مدتی معلوم، به انرژی بادهای خورشیدی نیاز دارد. در چهار بازه زمانی مختلف از سال، این تلسکوپ برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی که خورشید در حال نزدیک شدن، به سنسور‌هایش می‌رساند، نیاز دارد تا موضوع خود را تغییر دهد.

در حالی که در ماموریت جدید، سرعت کشف سیارات کم‌تر شده بود، ولی کماکان اعلام یافته‌های جدید ادامه داشت. در ژانویه ۲۰۱۶، بیش از ۱۰۰ سیاره جدید در ماموریت کپلر۲ کشف شد. یان کراسفیلد، ستاره شناس دانشگاه آریزونا در انجمن سالیانه ستاره شناسان آمریکایی گفت:

این سنگ محکی جدی برای سنجش اعتبار ماموریت کپلر۲ بود. باید ببینیم این تلسکوپ فضایی توانایی کشف تعداد قابل توجهی از سیارات واجد شرایط را دارد یا خیر.

منظومه تراپیست۱ که در حدواسط دسامبر ۲۰۱۶ تا مارس ۲۰۱۷، تماما توسط کپلر شناسایی شد، دارای سیاراتی بسیار شبیه به زمین است. در فوریه ۲۰۱۷، تیم‌های دیگری از ستاره شناسان موفق به کشف تعداد بیشتری از سیارات هم‌اندازه با زمین شدند.

دانشمندان، اطلاعات خام به دست آمده از تلسکوپ فضایی کپلر را که از مشاهدات مربوط به منظومه تراپیست۱ به دست آورده بودند، برای تجزیه و تحلیل توسط تیم‌های تحقیقاتی علاقه‌مند منتشر کردند.

اکتشافات تلسکوپ کپلر

بخش عمده دستاورد‌های کپلر مربوطه به انواع مختلف منظومه‌های سیاره‌ای در دسترس است. بعضی از منظومه‌های سیاره‌ای می‌تواند تا حد زیادی فشرده باشند؛ به طوری که مجموعا در محدوده مدار عطارد نیز جای بگیرند. برخی دیگر از سیارات مانند تاتوین (Tatooine) قابلیت گردش همزمان به دور دو ستاره را دارند.

به همین ترتیب کپلر برای آنهایی که با دریافت اطلاعات پیرامون حیات فرازمینی حیرت‌زده می‌شوند نیز خبر خوبی بدست‌ آورد. این تلسکوپ، سیارات فراخورشیدی سنگی و شبه زمین بسیاری را در اندازه‌های مختلف رصد کرده است. از سیارات کوچک گرفته تا حتی سیاراتی بزرگتر از غول گازی منظومه شمسی خودمان.

همانگونه که گفته شد در فوریه ۲۰۱۴، تلسکوپ کپلر در یک اطلاعیه کشف ۷۱۵ سیاره جدید را تایید کرد. در دو سال اولیه ماموریت کپلر۲ ، ستاره شناسان با استفاده از داده‌های کپلر و روش‌ رصدی “تایید چندتایی” این عدد را به بیش از دوبرابر ارتقا دادند و بیش از ۱۷۰۰ سیاره جدید کشف کردند.

اعلام گسترده دیگر کپلر در ماه مه ۲۰۱۶ منتشر و از ۱۲۸۴ سیاره جدید رونمایی شد. با این حساب مجموع سیارات فراخورشیدی کشف شده توسط این تلسکوپ به عدد ۲۲۳۵ و مجموع تمام فراخورشیدی‌های کشف شده تا آن زمان نیز به ۲۳۰۰ عدد رسید.

در ادامه و در ژوئن سال ۲۰۱۷، تعداد سیارات یافت شده توسط کپلر به ۲۳۳۵ عدد رسید و اگر اجرامی که به طور بالقوه سیاره به شمار می‌آیند و هنوز تایید نشده‌اند را نیز به این عدد اضافه کنیم، مجموعه ۴۰۳۴ سیاره توسط این تلسکوپ رصد شده است.

ستاره‌شناسان همچنین در همین زمان، به طور غیرمنتظره‌ای توانستند یک تقسیم بندی مشخص میان سیارات ابرزمین و سیارات مینی نپتون ارائه کنند. به آن دسته از سیارات سنگی فراخورشیدی که حداقل ۱.۷۵ برابر زمین اندازه دارند، ابرزمین و به آن دسته از سیارات گازی که در حدود ۲ تا ۳.۵ برابر زمین اندازه دارند، مینی نپتون اطلاق می‌شود.

ماموریت کپلر اولین تلسکوپی بود که توانست یک سیاره با اندازه‌ای در حدود زمین و در منطقه زیست‌پذیر یک ستاره را کشف کنید. این سیاره، کپلر ۶۹c نام دارد و در ۲۷۰۰ سال نوری آن طرف‌تر با اندازه‌ای معادل ۱.۵ برابر زمین، جا خوش کرده است.

این تلسکوپ همچنین قادر است سیاراتی با اندازه‌ای بسیار کوچک‌تر از زمین را نیز رصد کند. به عنوان مثال می‌توان از کپلر ۳۷b که یک سیاره فراخورشیدی احتمالا سنگی و فاقد هوا، با اندازه‌ای در حدود سیاره عطارد است، نام برد.

از دیگر سیارات عجیبی که توسط ماموریت کپلر مورد رصد قرار گرفته‌ است، می‌توان به کپلر ۶۲e و کپلر ۶۲f اشاره کرد؛ دو سیاره آبی که برخلاف زمین ما که بخش قابل توجه‌ای از آن را خشکی‌ها در بر گرفته، سراسر سطح آنها را اقیانوس تشکیل داده است. این دو سیاره که تقریبا هم اندازه زمین هستند، ۱۲۰۰ سال نوری با ما فاصله دارند و جزئی از صورت فلکی لیرا به شمار می‌آیند.

رصد‌های طولانی مدت کپلر از ستاره KIC 8462852 الگو‌های نامانوسی از درخشندگی و کم نوری را نشان می‌دهد. ستاره شناسان هنوز در تلاش هستند تا به ماهیت این تغییر درخشندگی پی ببرند. شاید بتوان چنین ماهیتی را به اجرام مختلف تعمیم داد؛ از دنباله‌ دار‌ها گرفته تا حلقه‌های ناهموار غبارهای کیهانی و هر آنچیزی که به عنوان یک جرم بیگانه بتوان از آن نام برد.

اوج نمود توانایی کپلر در تشخیص تغییرات نور، به رصدهایش پیرامون خوشه پروین بازمی‌گردد؛ یک خوشه ستاره‌ای که شاید ۴۰۰ میلیون سال نوری از ما فاصله داشته باشد، اما با چشم غیرمسلح نیز قابل رویت است. رصد‌های تلسکوپ فضایی کپلر توانسته تغییرپذیری ستاره‌های این خوشه را به خوبی دنبال کند. همچنین این تلسکوپ تاکنون هیچگونه سیاره فراخورشیدی در این قسمت از آسمان کشف نکرده است.

تلسکوپ کپلر کماکان به ماموریت خود ادامه می‌دهد، گزارش‌ها حاکی از‌ آن است که این تلسکوپ مقدار سوخت کافی برای ادامه ماموریت خود تا اواسط سال ۲۰۱۸ را در اختیار دارد.

تانی کال

برگرفته از Space

تکراتو