روش جدید برای وزن کردن جرم جهان‌های بیگانه دور می‌تواند به نمایش جزئیات کلیدی در مورد امکان وجود حیات در آنها بپردازد.

 در دو دهه گذشته، ستاره‌شناسان وجود بیش از 900 سیاره را در خارج از منظومه شمسی تائید کرده و بیش از 2300 سیاره احتمالی را کشف کرده‌اند.

اکنون دانشمندان موسسه فناوری اطلاعات بجای اینکه تنها سیارات فراخورشیدی را کشف کنند، قصد دارند آنها را بطور جزئی بررسی کرده و به پاسخ سوالاتی مانند احتمال زیست‌پذیر بودن این سیارات کمک کنند.

دانستن جرم سیاره می‌تواند به دانشمندان در درک هرچه بیشتر در مورد ترکیب جوی سیاره فراخورشیدی و سنگی یا گازی بودن آن کمک کند. این دو عامل، با قابلیت برخورداری سیاره از حیات ارتباط دارند.

دانستن جرم یک سیاره همچنین می‌تواند بینش بهتری را در مورد چگونگی سرد شدن آن، تکتونیک صفحه‌ای، چگونگی تولید میدان‌های مغناطیسی در سیاره و یا امکان خروج گاز از جو آن ارائه کند.

این درحالیست که روشهای کنونی برای وزن کردن سیارات فراخورشیدی محدود هستند. روش اصلی مورد استفاده دانشمندان در حال حاضر، استراتژی سرعت شعاعی است. این روش به دنبال تکانهای مکرر در حرکت ستاره بوده که نشانه‌ای از عقب و جلو فرستادن آن توسط گرانش است؛ فشار گرانشی یک سیاره به جرم آن مرتبط است.

مشکل اینجاست که روش سرعت شعاعی بر روی انواع زیادی از سیارات که بطور قابل مشاهده‌ای در معرض کشش ستاره خود قرار ندارند، کار نمی‌کند. این امر شامل سیارات با جرمهای کم که در فاصله کمی از ستاره خود قرار داشته، سیارات اطراف ستاره‌های کمرنگ و نمونه‌های موجود در مدار ستاره‌های بسیار فعال است که کشش سیاره می‌تواند با اختلالات در ستاره پوشانده شود.

اکنون دانشمندان یک استراتژی جدید طراحی کرده‌اند که وزن ستاره را تنها با مشاهده جو آن تعیین می‌کند.

برای درک چگونگی عملکرد این روش، در نظر بگیرید که جو یک سیاره فراخورشیدی مشابه زمین با افزایش ارتفاع نازکتر می‌شود. این امر به دلیل ضعیفتر شدن قدرت کشش گرانشی با افزایش فاصله از سیاره اتفاق می‌افتد.

از آنجائیکه قدرت کشش گرانشی سیاره به جرم آن بستگی دارد، محققان می‌توانند جرم یک سیاره فراخورشیدی را با مشاهده چگونگی نازک شدن جو آن با افزایش ارتفاع استنباط کنند. این کار مستلزم مشاهده سیارات فراخورشیدی در زمان عبور از برابر ستاره میزبان و بررسی نور ستاره از درون جو این جهانها برای تعیین کاهش فشار جوی در اثر افزایش ارتفاع است. اگرچه یکی از محدودیتهای این روش آن است که تنها بر روی سیارات دارای جو کاربرد دارد.

برای آزمایش این روش که «MassSpec» نام دارد، محققان آنرا بر روی یک سیاره فراخورشیدی موسوم به HD 189733b آزمایش کردند که حدود 63 سال نوری از زمین فاصله داشته و در سال 2005 کشف شده است.

برآورد محاسبه شده توسط این محققان در مورد جرم سیاره با ارزش محاسبه شده توسط شیوه سرعت شعاعی بسیار نزدیک بود که بر اساس آن، جرم این سیاره 1.15 برابر جرم سیاره مشتری است.

با گفته محققان، در حال حاضر، روش MassSpec تنها بر روی سیارات غول‌پیکر گازی مانند مشتری و زحل قابل استفاده است. آنها همچنین اظهار کردند که این روش می‌تواند به تعیین دقیقتر جرم سیارات گازی که ستاره‌های آنها از فعالیت زیادی برخوردار بوده و اجازه برآورد جرم را با استفاده از روش سرعت شعاعی نمی‌دهد، کمک کند.

اگر تلسکوپهای فضایی مانند جیمز وب ناسا و رصدخانه بالقوه بررسی خواص سیاره فراخورشیدی سازمان فضایی اروپا به فضا پرتاب شوند، روش MassSpec می‌تواند وزن سیارات با جرم مشابه زمین، ابرزمینهای با جرم 10 برابر زمین و سیارات گازی موسوم به مینی‌نپتونها با وزن 10 برابر زمین را تعیین کند.

نتایج این پژوهش در مجله ساینس منتشر شده است.