چه تعداد سیاره در کهکشان ما وجود دارد؟

بیگ بنگ/ نظاره کردن آسمان در یک شب صاف، و جایی به دور از آلودگی نوری شهر یک تجربه مهیج است. در موقعیت های این چنینی، از دیدن تعداد بی شمار ستارگان در آسمان مو به تن انسان سیخ می شود. البته همه ی آنچه که ما در آسمان می بینیم فقط کسر کوچکی از ستارگان موجود در کهکشان هستند.

چیزی که این موضوع را حیرت انگیزتر می کند این است که اکثر این ستارگان دارای منظومه های سیاره ای خودشان هستند. ستاره شناسان مدت ها به این موضوع اعتقاد داشتند و نتایج تحقیقات تاکنون این امر را تایید کرده است، اما این مسئله سوال های بیشتری را به وجود می آورد، مثلا اینکه، در کهکشان ما چند سیاره وجود دارد؟ قطعا در کهکشان ما باید میلیاردها سیاره وجود داشته باشد!

به ازای هر ستاره چند سیاره

برای پاسخ به این سوال به محاسبه ی یک سری اعداد و بررسی بعضی فرضیات، نیاز داریم. اولا این موضوع را باید در نظر بگیریم که با اینکه هزاران سیاره فراخورشیدی کشف شده است ولی ما هنوز فقط بر منظومه شمسی خودمان اشراف داریم و تنها منظومه ای که تعداد دقیق سیارات آن را میدانیم منظومه شمسی است. بنابراین ممکن است خورشید ما بیشتر از دیگر منظومه های ستاره ای، سیاره داشته باشد؛ یا اینکه فقط کسری از سیارات دیگر ستاره های کهکشان را دارا باشد.

به هر حال بیاید فرض کنیم که هشت سیاره ای که در منظومه شمسی ما قرار دارند (به استثنای سیارک ها، اجرام کمربند کویپر و دیگر اجرامی که سیاره به حساب نمی آیند) متوسط تعداد سیارات در منظومه های ستاره ای باشند، با در نظر گرفتن این عدد، گام بعدی ضرب آن در تعداد ستاره های کهکشان راه شیری است.

تعداد ستاره های کهکشان

در مورد تعداد ستاره های کهکشان راه شیری میان محققان اختلاف نظر وجود دارد. اساسا، مشکل اخترشناسان در برآورد تعداد ستاره های کهکشان این است که نمی توان راه شیری را از نمایی خارجی دید. و از آنجایی که راه شیری یک کهکشان مارپیچی دیسکی شکل است (به دلیل تداخل نور ستاره ها) به سختی می توان ستاره های طرفی که مقابل ماست را تشخیص داد.

در نتیجه تنها راه تخمین تعداد ستاره های کهکشان محاسبه ی جرم آن و برآورد اینکه چه مقدار از این جرم به ستاره ها تعلق دارد، است. بر اساس این محاسبات، دانشمندان تخمین زده اند که کهکشان راه شیری چیزی بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره را شامل شود (هر چند برخی معتقدند این شمار حتی به بیش از یک تریلیون هم می رسد.)

خب حال که محاسبه ستارگان انجام شد، می توانیم بگوییم کهکشان راه شیری (به طور متوسط) چیزی بین ۸۰۰ میلیارد تا ۳٫۲ تریلیون سیاره دارد، در برخی برآوردها این عدد بیشتر از ۸ تریلیون هم محاسبه شده است! اما برای تعیین اینکه چه تعداد از این سیارات قابل سکونت هستند، نیاز است که شمار سیارات فراخورشیدی ای که تاکنون مورد بررسی قرار گرفته اند را داشته باشیم.

سیارات فراخورشیدی قابل سکونت

تا تاریخ سیزدهم اکتبر ۲۰۱۶، ستاره شناسان وجود ۳۳۹۷ سیاره فراخورشیدی که بطور بالقوه قابلیت سکونت دارند را از لیستی متشکل از ۴۶۹۶ سیاره ی کاندیدا(که بین سال های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۵ کشف شده اند)تایید کرده اند. برخی از این سیارات به طور مستقیم مورد مشاهده قرار گرفته اند، یعنی به بیان ساده تر در یک فرایند تصویربرداری مستقیم کشف شده اند. با این حال اکثریت قریب به اتفاق آنها به طور غیر مستقیم و با کمک روش «سرعت شعاعی» و یا «روش عبوری یا ترانزیت» یافته شده اند.

در روش اول، وجود سیارات از تاثیر گرانش آنها بر نور ستاره مادر استنباط می شود. ستاره شناسان اساسا با با توجه و اندازه گیری میزان عقب و جلو رفتن ستاره اگر دارای یک منظومه سیاره ای باشد، جرم سیاره هایش را محاسبه می کنند. اما در روش دوم هنگامی که سیاره به طور مستقیم از مقابل ِ ستاره ی مادری اش عبور می کند و باعث کم نور شدن آن می میگردد، کشف می شود. در این روش اندازه و جرم سیاره بر اساس میزان کاهش نور ستاره برآورد می شود.

تلسکوپ فضایی موسوم به «ماموریت کپلر» (Kepler Mission) تاکنون حدود ۱۵۰۰۰۰ ستاره را مورد مشاهده قرار داده است، که این تعداد در چهار سال اول ماموریت آن عمدتا شامل ستاره های کلاس M می شود، این نوع ستاره ها با عنوان کوتوله های سرخ نیز شناخته می شوند، آنها جرمی کمتر از ستارگان درخشان دارند، و سخت تر از آنها قابل مشاهده هستند.

از نوامبر ۲۰۱۳ تلسکوپ کپلر وارد مرحله جدیدی موسوم به ماموریت K2 شده است. در این مرحله کپلر بیشتر بر روی ستاره های کلاس K و کلاس G که تقریبا در حد و اندازه خورشید ما گرم و درخشان هستند متمرکز شده است. براساس اطلاعات اخیر بدست آمده از مرکز پژوهشی ایمز ناسا، کپلر کشف کرده است که ۲۴ درصد از ستاره های کلاس M ممکن است دارای سیاراتی هم سایز زمین (مثلا سیاراتی که کمتر از ۱٫۶ برابر شعاع زمین هستند) با شرایطی مستعد سکونت باشند. بر همین اساس، با توجه به شمار ستاره های کلاس M در کهکشان حدود ۱۰ میلیارد سیاره قابل سکونت مشابه ِ زمین وجود دارد.

به همین ترتیب با توجه به اطلاعات بدست آمده از فاز K2 از ماموریت کپلر، حدود یک چهارم ستاره های بزرگتر مورد بررسی قرار گرفته نیز سیاراتی به اندازه ی زمین به دور خود دارند که شرایطی مناسب برای سکونت دارند. بنابراین می توان تخمین زد که به معنای واقعی کلمه، ده ها میلیارد سیاره که بالقوه قابلیت سکونت دارند در کهکشان وجود دارد. در سال های آینده، ماموریت های جدیدی راه اندازی خواهند شد، مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) و تلسکوپ فضایی تس (TESS).

این ماموریت ها قادر خواهند بود سیارات کوچکتری که بر مدار ستاره های کم نورتری قرار دارند را تشخیص دهند و حتی ممکن است امکان حیات بر روی آنها را نیز تعیین کنند. هنگامی که این ماموریت های جدید آغاز شوند، ما می توانیم تخمین های بهتری از اندازه و تعداد سیاراتی که به دور یک ستاره معمولی می گردند داشته باشیم، همچنین ما قادر خواهیم شد برآور های دقیق تری از تعداد سیارات موجود در کهکشان بدست آوریم. اما تا آن زمان، همین تعدادی هم که محاسبه شده است دلگرم کننده است، و همین مقدار هم نشان می دهد که شانس پیدا کردن هوش فرازمینی در آینده بسیار بالاست!