همسایه نزدیک: ستاره میزبان و کشف پروکسیما قنطورس b

در همسایگی کیهانی منظومهٔ شمسی، سامانه آلفا قنطورس به دلیل فاصلهٔ فوق‌العاده نزدیک خود به خورشید، همواره کانون توجه اخترشناسان بوده است. در فاصلهٔ 4.2465 سال نوری، ستارهٔ کوتولهٔ سرخ پروکسیما قنطورس قرار دارد که با جرمی تنها 12.5 درصد جرم خورشید، همسایهٔ مستقیم ماست. سیارهٔ پروکسیما قنطورس b که در سال 2016 شناسایی شد، دقیقاً در منطقهٔ قابل‌سکونت این ستاره می‌چرخد. این موقعیت استراتژیک، آن را به هدفی اصلی برای مطالعهٔ زیست‌شناسی فضایی و مقصدی محتمل برای سفرهای میان‌ستاره‌ای آینده تبدیل کرده است.

ویژگی‌های ستاره میزبان

پروکسیما قنطورس یک کوتولهٔ سرخ با طبقهٔ طیفی M5.5Ve است. این ستاره با شعاعی حدود 14 درصد قطر خورشید است که تقریباً 1.5 برابر اندازهٔ مشتری است. دمای سطحی آن حدود 2992 کلوین است که به آن رنگی متمایل به قرمز-زرد می‌دهد. درخشندگی آن به‌طور قابل‌توجهی پایین است و تنها 0.16 درصد انرژی خورشید را تولید می‌کند که بخش عمده‌ای از آن در طیف مادون قرمز منتشر می‌شود. با این حال، پروکسیما قنطورس از نوع ستاره‌های شعله‌ور است. فعالیت‌های مغناطیسی شدیدی که باعث افزایش‌های ناگهانی روشنایی و تابش‌های شدید پرتو ایکس می‌شوند، شرایط را برای هرگونه سیاره در مدار آن بسیار پرتلاطم می‌کنند. این ستاره عضو سوم سامانهٔ سه‌گانهٔ آلفا قنطورس است که با فاصله‌ای حدود 12950 واحد نجومی به دور جفت ستارهٔ مرکزی می‌چرخد. سنِ 4.85 میلیارد ساله و ترکیب شیمیایی ویژهٔ آن نشان می‌دهد که احتمالاً در مرحله‌ای از تکامل کهکشانی به این منظومه متصل شده است.

داستان کشف و پروژهٔ نقطهٔ قرمز کم‌رنگ

وجود پروکسیما قنطورس b در تاریخ 24 اوت 2016 رسماً اعلام شد. تیمی به رهبری گیلم آنگلادا-اسکوده با بهره‌گیری از داده‌های رصدخانهٔ جنوبی اروپا (ESO)، لرزش‌های خفیف گرانشی ستاره را ثبت کردند. این موفقیت حاصل تلاش‌های پروژهٔ «نقطهٔ قرمز کم‌رنگ» بود که با استفاده از طیف‌سنج‌های دقیق HARPS و UVES، تغییرات سرعت شعاعی ستاره را پایش می‌کرد. بررسی‌های پیشین در سال‌های 2008 و 2009 وجود سیارات بزرگ‌تر در منطقهٔ قابل‌سکونت را رد کرده بودند. اما ناهنجاری‌های حرکتی تکرارشونده که با شعله‌های ستاره‌ای قابل توجیه نبودند، پرده از یک همدم سیاره‌ای برداشتند. این سیاره که به یکی از مشهورترین اشیاء آسمانی در میان عموم مردم تبدیل شده است، به دلیل نزدیکی خارق‌العاده‌اش، به نمادی برای جستجوی حیات فرازمینی بدل شده است.

نمودار مدار پروکسیما قنطورس b نسبت به خورشید و زمین

فاصله، دوره و تعادل دمایی

سیاره در فاصلهٔ 0.04848 واحد نجومی (حدود 7.253 میلیون کیلومتر) به دور ستارهٔ خود می‌گردد که بیش از 20 برابر نزدیک‌تر از فاصلهٔ زمین تا خورشید است. این فاصلهٔ کم، دورهٔ مداری را به 11.18 روز زمینی کاهش می‌دهد. مدار سیاره تقریباً دایره‌ای بوده و میلِ محوری ناچیزی دارد که به معنای ثبات نسبی فصل‌ها در مقیاس‌های نجومی است. مطالعات دینامیکی نشان می‌دهد که تشکیل قمرهای پایدار در چنین مدارِ فشرده‌ای غیرممکن است. با این وجود، موقعیت مداری دقیقاً در مرزهای منطقهٔ قابل‌سکونت محافظه‌کارانهٔ این ستاره قرار دارد. در این بازه، سیاره حدود 65 درصد فوتون‌های ستاره‌ای را نسبت به دریافتی زمین جذب می‌کند که می‌تواند در صورت وجود جوِ محافظ، تعادل دمایی مناسبی را فراهم آورد.

جرم، ترکیب و چالش‌های جو

روش‌های رصدی فعلی حداقل جرمِ سیاره را روی 1.055 جرم زمین تثبیت کرده‌اند. با فرض شیبِ مداری معین، جرم واقعی آن به حدود 1.44 جرم زمین می‌رسد. مدل‌های تشکیل سیاره نیز طیف وسیعی از 0.94 تا 1.40 شعاع زمین را پیش‌بینی می‌کنند. این عدم قطعیت در اندازه، مرز میان سیارات سنگی غول‌پیکر و سیارات گازی کوچک را محو می‌کند. سنجش نسبت عناصر سنگین مانند آهن و سیلیسیم در جوِ ستارهٔ میزبان می‌تواند در آینده ترکیبِ اصلیِ این سیاره را روشن کند. ترکیباتِ احتمالی عبارتند از:

  • هسته‌های فلزی غلیظ شبیهِ عطارد که مستلزم شرایطِ شکل‌گیری خاصی است.
  • ساختارهای سیلیکاتی با هستهٔ فلزی شبیهِ زمین.
  • پوشش‌های فرارِ عمیق که آن را به دنیایی اقیانوسی تبدیل می‌کند.

در هر صورت، بمباران‌های شدید پرتوهای فرابنفش و پرتوِ ایکس ناشی از شعله‌های ستاره‌ای، هرگونه جوِ اولیه را تحت فشار قرار داده و بقای آبِ مایع را به‌شدت وابسته به وجود میدان مغناطیسیِ قوی می‌کند.

چشم‌انداز آینده و تلسکوپ‌های نسل بعد

پروکسیما قنطورس b اکنون در مرکزِ توجه نسلِ جدید تلسکوپ‌های فضایی و زمینی قرار دارد. پروژه‌هایی مانند تلسکوپ جیمز وب و تلسکوپ‌های سریِ الیاس در حال بررسی ظرفیت‌های خود برای ردیابی جو هستند که می‌توانند ردپای مولکولی در طیف‌های مادونِ قرمز شناسایی کنند. همچنین طرح‌های پیشگامانه‌ای مانند Starshot در حال بررسی پتانسیلِ ارسالِ کاوشگرهای ریزِ نوری به این سامانه در دهه‌های آینده هستند. پاسخ به این پرسش که آیا این همسایهٔ نزدیک، نشانه‌هایی از حیات را در خود جای داده یا خیر، نیازمند نسلِ بعدی ابزارهای رصدی و تحلیل‌های دقیق‌تر خواهد بود. در گام بعدی، تمرکز کاوشگرهای فضایی بر درکِ مکانیزم‌های فرارِ جو و پایداریِ آب در شرایطِ خشنِ ستاره‌های کوتولهٔ سرخ معطوف خواهد شد. این مسیر طولانی، پلِ ارتباطی میانِ رویاهای علمی و واقعیتِ کاوش‌های میان‌ستاره‌ای خواهد بود.