سیارات فراخورشیدی، سیار‌ه‌هایی فراتر از منظومه شمسی ما، مجموعه‌ای پراکنده و درهم‌ برهم‌اند: برخی از این سیارات مانند مشتری غول‌های گازی‌اند اما به دلیل اینکه گردش‌ آن‌ها به دور ستاره خود در مقایسه با گردش عطارد به دور خورشید، در فاصله [مداری] نزدیک‌تری انجام می‌شود، بسیار داغ‌اند. برخی نیز غول‌های یخی‌اند؛ در حالی که برخی دیگر ممکن است سیارات آبی پوشیده از اقیانوس باشند و برخی دیگر حتی ممکن است پوششی از ابرها و بارانی از گوهرسنگ‌های مایع داشته باشند. 

و برخی از آن‌ها ممکن است روزگاری میزبان حیات بوده باشند؛ آن‌طور که ما [حیات را] می‌شناسیم یا حتی نمی شناسیم.

دانشمندان از دهه ۱۹۹۰ به این سو هزاران مورد از این سیارات را کشف کرده‌اند و دانش سیارات فراخورشیدی در حال حاضر، طرز تفکر دانشمندان در مورد گیتی و جایگاه ما در آن را تغییر داده است.

اما با پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب در دسامبر ۲۰۲۱، دانش سیارات فراخورشیدی به دوران جدیدی وارد شد.

تلسکوپ جیمز وب دارای ابزارهای جدید و حساسی است که برای کار با رصدخانه‌ها طراحی شده‌اند. همچنین برای بررسی دقیق سیارات فراخورشیدی و رمزگشایی از اسرار آن‌ها و مشخص کردن مواد شیمیایی موجود در اتمسفر آن‌ها که به ترسیم تاریخچه و تکامل آنان کمک می‌کند و نیز برای شناسایی شرایط اقلیمی فعلی آن‌ها و شاید یافتن نشانه‌های فعالیت زیستی حیات بیگانه، به توان رصدی منحصربه‌فرد و قدرتمندی مجهز شده است.

هرآنچه باید در مورد تلسکوپ جیمز وب و سیارات فراخورشیدی بدانید، در اینجا آورده‌ایم.

سیاره فراخورشیدی چیست؟

سیاره فراخورشیدی سیاره‌ای است که بخشی از منظومه شمسی ما نیست؛ یعنی به دور خورشید نمی‌گردد. این [گروه از سیارات] ممکن است شامل سیارات سرگردان هم باشد، یعنی سیاراتی که از منظومه ستاره‌ای خود به بیرون پرتاب شده‌اند تا در فضای بین‌ستاره‌ای گردش کنند اما سیارات فراخورشیدی، آن‌گونه که امروزه شناخته شده‌اند، به دور ستارگان دیگر می‌چرخند.

تاکنون بیش از پنج هزار سیاره فراخورشیدی کشف شده که بیشتر آن‌ها سیاراتی بزرگ‌تری به اندازه مشتری یا نپتون‌اند. دلیل آن هم این است که تشخیص چنین اجرام کوچکی در فواصل بسیار دور، در مجاورت یک جسم بسیار درخشان مانند ستاره، دشوار است.

تلسکوپ فضایی جیمز وب چیست؟

تلسکوپ فضایی جیمز وب بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی است که تاکنون به فضا پرتاب شده است.

وب سرانجام در روز کریسمس سال ۲۰۲۱، پس از بیش از ۲۰ سال تلاش برای توسعه و ساخت آن، به فضا پرتاب شد و نزدیک به یک ماه طول کشید تا به مدار عملیاتی خود در فاصله حدود یک میلیون مایلی (یک میلیون و ۶۰۰ هزار کیلومتری) از زمین برسد.

جیمز وب دارای یک آینه اصلی به قطر ۱۶ پا  [۶.۵ متر] است که از ۱۸ قطعه آینه بریلیومی با روکش طلا تشکیل و برای جمع‌آوری نور از انتهای طیف فروسرخ تنظیم شده است. این برای تشخیص اجسام بسیار کم‌نور و دور که بخشی از ماموریت وب است، طیف بسامدی عالی به شمار می‌رود. همچنین برای طیف‌سنجی مفید است؛ چرا که ماهیت مولکولی اجسام دور را با تفکیک نور ساطع‌شده از آن‌ها بر اساس بسامد مشخص می‌کند. از آنجایی که مواد شیمیایی و عناصر مختلف نور فروسرخ را در بسامدهای مختلف جذب می‌کنند، الگوی جذبی می‌تواند اطلاعاتی را در این باره که اجسام دوردست از چه چیزی ساخته شده‌اند، در اختیار دانشمندان قرار دهد. 

اینجا جایی است که تلسکوپ فضایی جیمز وب و علم سیارات فراخورشیدی با هم تلاقی می‌کنند.

سیارات فراخورشیدی چگونه کشف می‌شوند؟

تلسکوپ‌های رصد سیارات فراخورشیدی مانند ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذرا ناسا، «تس» (Tess)، که از زمان پرتاب آن در سال ۲۰۱۸ بیش از دو هزار سیاره فراخورشیدی را کشف کرد، اغلب این سیارات را از طریق رصد ستارگان نامزد [میزبانی سیاره فراخورشیدی]‌ از فاصله بسیار نزدیک پیدا می‌کند.

تس نمی‌تواند تصویر مستقیم یک سیاره دور را تشخیص دهد اما می‌تواند از زاویه دید خود، افت میزان درخشندگی یک ستاره دوردست را در زمانی که یک سیاره از مقابل آن ستاره عبور می‌کند، اندازه‌ بگیرد. چنین عبوری یک گذر است و این روش یافتن سیارات فراخورشیدی به عنوان روش «گذر» (transit) شناخته می‌شود.

جیمز وب سیارات فراخورشیدی را چگونه بررسی خواهد کرد؟

تلسکوپ وب تنها یک رصدکننده و کاوشگر سیارات فراخورشیدی نیست. وب با استفاده از اپتیک قدرتمند و طیف‌سنج فروسرخ خود این امکان را دارد که سیارات فراخورشیدی از قبل شناخته‌شده را رصد و نور ستاره‌ها را که از اتمسفر این سیارات عبور می‌کنند، اندازه‌گیری کند تا دریابد در هوای آن‌ها چه ترکیب‌هایی وجود دارد و اینکه این ترکیب‌ها به چه میزان‌اند. هنگامی که در روز ۱۲ ژوییه، نتایج پنج رصد نخست وب برای عموم منتشر شد، یکی از آن مشاهدات عکس نبود، بلکه طیف سیاره فراخورشیدی «وسپ۲۹بی» (Wasp 29 b) بود.

نتایج اخیر که با پژوهش‌های بیشتر روی نخستین طیف سیاره فراخورشیدی ارسالی از تلسکوپ جیمز وب به دست آمد، برای اولین بار حضور فراوان و آشکار دی‌اکسیدکربن در اتمسفر یک سیاره فراخورشیدی را نشان داد و موجب شد دانشمندان از آنچه ممکن است تلسکوپ جیمز وب در آینده روی سیارات فراخورشیدی دیگر آشکار کند شگفت‌زده شوند. تغییرها در ترکیب اتمسفر و در وهله اول افزایش اکسیژن، از پدیدار شدن نوعی از حیات خبر می‌دهد که ما روی زمین می‌شناسیم. انتظار می‌رود ماموریت تلسکوپ جیمز وب که اخیرا آغاز شد، بیش از یک دهه طول بکشد و چه بسا چنین گذری را در دنیایی بیگانه و دوردست اما شبیه زمین [که حاوی اکسیژن است]، ثبت کند.