พบเจอดาวเคราะห์คล้ายโลกครั้งแรก! ในเขตอาศัยได้ โดย NASA Planet Hunter
Quasi-star ดาวฤกษ์ที่มี "หลุมดำ" อยู่ใจกลางดาว!
Quasi-star ดาวฤกษ์ที่มี “หลุมดำ” อยู่ใจกลางดาว!
มกราคม 11, 2020
ตกลงแล้ว จักรวาลมีชีวิตหรือไม่?
ตกลงแล้ว…จักรวาลมีชีวิตหรือไม่?
มกราคม 15, 2020
พบเจอดาวเคราะห์คล้ายโลกครั้งแรก! ในเขตอาศัยได้ โดย NASA Planet Hunter

ดาวเคราะห์ TOI 700 d (จำลอง) Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

เมื่อวันที่ 7 มกราคมปี 2020 ที่ผ่านมา เว็บไซต์หลักของนาซ่าก็ได้ออกมาเผยว่าพวกเขาได้ค้นพบดาวเคราะห์ดวงแรกที่มีขนาดใกล้เคียงกับโลกและมีตำแหน่งอยู่ในเขตอาศัยได้ผ่านดาวเทียม TESS

โดย NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite หรือดาวเทียม TESS ได้ค้นพบ ดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลก (Earth-size) โคจรอยู่ในเขตอาศัยได้ (habitable zone) และจากระยะตำแหน่งของดาวที่ไม่ร้อนและไม่หนาวจนเกินไป ก็คาดว่า มีความเป็นไปได้ ที่น้ำจะสามารถคงสภาพอยู่ในสถานะของๆเหลวได้ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็ได้ยืนยันการค้นพบเรียบร้อยแล้ว พวกเขาเรียกมันว่า TOI 700 d อีกทั้งยังได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope) เข้ามาร่วมในการติดตามและสำรวจหาความเป็นไปได้ของสภาพแวดล้อมบนดาวเคราะห์ดวงนี้อีกด้วย 

ดาวเคราะห์ TOI 700 d เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์คล้ายโลกเพียงไม่กี่ดวง ที่ถูกค้นพบว่ามีตำแหน่งอยู่ในเขตอาศัยได้ ซึ่งก่อนหน้านี้ก็เคยเป็นที่ฮือฮามาแล้วกับการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกจำนวนมากในระบบดาว TRAPPIST-1 รวมถึงโลกอื่นๆก็ด้วยที่ถูกค้นพบก่อนหน้านี้โดย กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ (Kepler space telescope)

พอล เฮิรทซ์ (Paul Hertz) ผู้อำนวยการแผนกฟิสิกส์ดาราศาสตร์ แห่ง สำนักงานใหญ่นาซ่าในกรุงวอชิงตัน ได้ออกมากล่าวว่า ดาวเทียม TESS นั้นได้ถูกออกแบบมาเพื่อส่องหาดาวเคราะห์คล้ายโลกที่โคจรอยู่ใกล้ๆกับดาวฤกษ์ ซึ่งการค้นหาจะง่ายกว่ามากหากติดตามมันผ่านกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ในอวกาศ และบนโลก ซึ่งการค้นพบดาวเคราะห์ TOI 700 d ก็เป็นงานหลักในการตามหาของดาวเทียม TESS อยู่แล้ว ส่วนการยืนยันสถานะของขนาดดาวเคราะห์และเขตอาศัยได้นั้น เป็นหน้าที่ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ และถือเป็นชัยชนะอีกครั้งของสปิตเซอร์ ที่ใกล้สิ้นสุดภารกิจแล้วในเดือนมกราคมนี้ หลังปฏิบัติงานมานานกว่า 16 ปี นับตั้งแต่ได้ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศครั้งแรกในปี 2003 

สำหรับการสแกนท้องฟ้าครั้งใหญ่ด้วยกล้อง TESS ในครั้งนี้จะถูกเรียกว่า sectors ซึ่งได้ทำงานต่อเนื่องกันมาเป็นเวลา 27 วัน ในการเฝ้าติดตามค่าความสว่างดาวฤกษ์ที่เปลี่ยนไป อันเกิดจากการเคลื่อนผ่านหน้าของดาวเคราะห์ในเหตุการณ์ที่เรียกว่า transit

ดาวฤกษ์ TOI 700 นั้นมีขนาดเล็กและเย็นมาก ที่เราเรียกว่าดาวเคราะห์แดง (ประเภท M dwarf star) ซึ่งอยู่ห่างไกลออกไปกว่า 100 ปีแสง ในกลุ่มดาวปลากระโทงแทง (constellation Dorado) โดยมวลของมันจะอยู่ที่ราวๆ 40 เปอร์เซ็นต์ของมวลดวงอาทิตย์ ส่วนขนาดและอุณหภูมิพื้นผิวของดาวจะเย็นกว่าดวงอาทิตย์ครึ่งหนึ่ง

ดาวฤกษ์ดวงนี้ได้ปรากฏอยู่ใน sector ที่ 11 จาก 13 sectors ระหว่างปฏิบัติภารกิจในปีแรกของดาวเทียม TESS ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับการเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์เพิ่มขึ้นมาเป็นจำนวน 3 ดวงแล้ว

แต่เดิมนั้นดาวฤกษ์ TOI 700 ได้ถูกจำแนกอยู่ในฐานข้อมูลของ TESS ที่คาดเคลื่อนไป เพราะกล่าวว่ามันมีมวลที่มากกว่าหรือใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งนี่ก็จะหมายความว่าดาวเคราะห์ที่ปรากฏ ก็จะต้องมีขนาดที่ใหญ่กว่า และร้อนกว่าในความเป็นจริงมาก อย่างไรก็ตาม จากการตรวจสอบข้อมูลเดิมซ้ำๆ โดย ‘ออทัน สเปนเซอร์ ’ (Alton Spencer) ซึ่งเป็นนักเรียนมัธยมปลายที่ได้ทำงานร่วมกับ ทีมงาน TESS ก็ได้พบถึงความผิดพลาดในครั้งนี้ 

เอมิลี่ กิลเบิร์ต (Emily Gilbert) นักศึกษาบัณฑิตจากมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวว่า เมื่อเราได้แก้ไขพารามิเตอร์ของดาวฤกษ์ดวงนี้แล้วก็พบว่า ขนาดของดาวเคราะห์ก็ลดลงเข้าสู่ความเป็นจริง จากนั้นก็รู้ได้เลยทันที ว่ายังมีดาวเคราะห์ชั้นนอกอยู่อีก ที่มีลักษณะคล้ายกันกับโลกและอาศัยอยู่ในเขตอาศัยได้ นอกจากนี้ข้อมูลที่รวบรวมได้ใน 11 เดือน ยังสนับสนุนอีกว่าดาวเคราะห์  TOI 700 d อาจมีสภาพที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของชีวิต เนื่องจากไม่มีการพบเปลวเพลิงออกมาจากดาวฤกษ์หลักของมันเลย ซึ่งนี่ก็ได้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองรูปแบบพื้นผิวบนดาวได้ง่ายยิ่งขึ้น

Gilbert และและนักวิจัยคนอื่นๆ ได้นำเสนอการค้นพบในครั้งนี้ในงาน ประชุมสมาคมนักดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 235 (235th meeting of the American Astronomical Society) ที่จัดขึ้นในเมือง โฮโนลูลู, รัฐฮาวาย อันประกอบไปด้วย 3 งานวิจัยเด่นๆ ซึ่งหนึ่งในนั้นนำโดย Gilbert ที่ได้นำเสนอลงสู่วารสารวิทยาศาสตร์

โดยดาวเคราะห์วงในสุดของระบบดาว TOI 700 จะถูกเรียกว่า TOI 700 b มันมีขนาดที่ใกล้เคียงกับโลก (มีมวลอยู่ที่ 1.07 เท่าของโลกโดยประมาณ) และคาดว่าน่าจะเป็นดาวเคราะห์หิน ใช้เวลาโคจรครบรอบดาวฤกษ์ในทุกๆ 10 วัน

ส่วนดาวเคราะห์ถัดไป มีชื่อว่า TOI 700 c มีขนาดใหญ่กว่าโลก 2.6 เท่า หรือขนาดใหญ่ประมาณโลกและดาวเนปจูน (มีมวลราวๆ 7.48 เท่าของโลก) และใช้เวลาโคจรครบรอบดาวแม่ในทุก 16 วัน คาดว่าดาวเคราะห์ดวงนี้น่าจะเป็นดาวแก๊ส

แต่ดาวเคราะห์ที่น่าสนใจที่สุดของระบบดาวดวงนี้คือ TOI 700 d มันเป็นดาวเคราะห์ลำดับที่ 3 และอยู่ข้างนอกสุดของระบบดาว อีกทั้งมันยังเป็นเพียงดาวเดียวที่อาศัยอยู่ในเขตอาศัยได้ จากการตรวจวัดก็พบว่ามันมีขนาดใหญ่กว่าโลก 20 เปอร์เซ็นต์ (มีมวลราวๆ 1.72 เท่าของโลก) และใช้เวลาโคจรครบรอบครบ 1รอบในทุกๆ 37 วัน ซึ่งด้วยระยะห่างของดาวในตำแหน่งนี้ มันจะได้รับพลังงานจากดาวฤกษ์ประมาณ 86 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่โลกได้รับ อย่างไรก็ตามดาวเคราะห์ทั้งหมดได้ถูกแรงไทดัลกระทำให้หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์เพียงด้านเดียว (tidally locked) ซึ่งนี้ก็จะหมายความว่าเวลา 1 วันบนดาวเคราะห์เหล่านี้ก็จะเท่ากับการโคจรครบรอบดาวฤกษ์ 1 ครั้ง (หรือจะเรียกง่ายๆก็คือ 1 วันบนดาวเคราะห์เหล่านี้ก็เท่ากับ 1 ปีด้วยนั่นเอง)

ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดย Joseph Rodriguez นักดาราศาสตร์ประจำศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ฮาร์วาร์ด & สมิธโซเนียน ในเคมบริดจ์, แมสซาชูเซตส์ ได้ร้องขอต่อสปิตเซอร์ว่า ให้ช่วยติดตามและยืนยันถึงการมีอยู่ของระบบดาว TOI 700 โดยเขากล่าวว่า ผลจากการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกในเขตอาศัยได้ครั้งแรกของดาวเทียม TESS นั้น เขาต้องการยืนยันข้อมูลนี้อย่างเป็นรูปธรรมมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ และด้วยความช่วยเหลือของกล้องอวกาศสปิตเซอร์ ก็ทำให้เราได้รู้อย่างแท้จริงแล้วว่า การเคลื่อนผ่าน (transit) ของ TOI 700 d นั้นเป็นเช่นไร ซึ่งก่อนหน้านั้นกล้องสปิตเซอร์ ก็เคยได้ฝากผลงานการช่วยเหลือเอาไว้ ด้วยยืนยันดาวเคราะห์ทั้งสองดวงในระบบ TRAPPIST-1 และระบบอื่นๆอีก 5 แห่ง 

ซึ่งข้อมูลจากกล้องสปิตเซอร์ ได้ช่วยเพิ่มความมั่นใจให้กับนักวิทยาศาสตร์ว่า TOI 700 d นั้นคือดาวเคราะห์จริงๆ และได้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการตรวจวัดวงโคจรเพิ่มขึ้น 56 เปอร์เซ็นต์ และขนาดของดาว 38 เปอร์เซ็นต์

และเพื่อความมั่นใจเพิ่มขึ้นไปอีก Rodriguez และเพื่อนร่วมงานของเขา ยังได้ใช้เครือข่ายกล้องโทรทัศน์ภาคพื้นดินขนาด 1 เมตร บนหอดูดาวลาสคัมเบอร์ส (Las Cumbres Observatory) มาช่วยปรับปรุงค่าวงโคจรและขนาดของดาวเคราะห์ TOI 700 c ให้มีความแม่นยำเพิ่มขึ้นเป็น 30 เปอร์เซ็นต์และ 36 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ

เนื่องจากความสว่างของดาวฤกษ์ TOI 700 อันใกล้นี้ ไม่ได้แสดงให้เห็นถึงสัญญาณของ เปลวสุริยะใดๆเลย (stellar flares) จึงส่งผลทำให้ระบบดาวดวงนี้ได้กลายมาเป็นตัวเลือกสำคัญสำหรับการตรวจวัดหาค่ามวลดาวโดยหอดูดาวภาคพื้นดินในปัจจุบัน การตรวจวัดเหล่านี้สามารถยืนยันการประมาณการของนักวิทยาศาสตร์ได้ว่า ดาวเคราะห์ชั้นในและดาวเคราะห์ชั้นนอกนั้นเป็นดาวเคราะห์หิน ส่วนดาวเคราะห์ที่อยู่ตรงกลางนั้นถูกสร้างขึ้นมาจากแก๊ส

สำหรับภารกิจในอนาคตก็คือ การตรวจหาสภาพอากาศบนดาวเคราะห์เหล่านี้ รวมไปถึงองค์ประกอบต่างๆภายในดาวก็ด้วย

แม้ว่าเราจะยังไม่ทราบว่า สภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์ TOI 700 d นั้นเป็นเช่นไร แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ได้ใช้ข้อมูลในปัจจุบันมาช่วยวิเคราะห์ ไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของขนาดดาวเคราะห์ หรือประเภทของดาวฤกษ์ที่มันโคจรอยู่ ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะถูกประมวลผลโดยคอมพิวเตอร์ และสร้างเป็นแบบจำลองต่างๆออกมา

ซึ่งนักวิจัยจาก ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ดในเมืองกรีนเบลท์รัฐแมริแลนด์ ก็ได้สร้างแบบจำลองของสภาพแวดล้อมต่างๆบนดาวเคราะห์ TOI 700 d ออกมาได้เป็นจำนวนกว่า 20 ความเป็นไปได้ ซึ่งทำให้เราได้เห็นถึงพื้นผิวของดาว, อุณหภูมิ และแรงดันในชั้นบรรยากาศอันพอเหมาะต่อการอยู่อาศัย ได้อย่างหลากหลาย

โดยแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ 3 มิติของพวกเขายังได้ประเมินถึงประเภทของพื้นผิวดาว และองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศต่างๆออกมาได้อย่างมีความสอดคล้องกัน อีกทั้งTOI 700 d ยังถูกแรงไทดัล (tidally locked) กระทำต่อดาวฤกษ์หลักของมัน ด้วยเงื่อนไขนี้จึงสามารถทำให้นักออกแบบสามารถสร้างรูปแบบการก่อตัวของเมฆ และลวดลายของลมออกมาได้ ซึ่งจะดูแตกต่างไปจากสภาพแวดล้อมบนโลกอย่างมาก และจากแบบจำลองในสภาพแวดล้อมต่างๆนี่เอง จึงมีส่วนช่วยต่อการประเมินทางวิทยาศาสตร์ถึงความเป็นไปได้ในการอยู่อาศัยบนดาวเคราะห์ดวงนี้

โดยหนึ่งในแบบจำลองนี้ยังแสดงให้เห็นถึงดาวเคราะห์ TOI 700 d ที่ถูกปกคลุมเต็มไปด้วยมหาสมุทร และมีชั้นบรรยากาศเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ปกคลุมอยู่อย่างหนาแน่น คล้ายกับสภาพของดาวอังคารในวัยเยาว์

ส่วนบรรยากาศของแบบจำลอง จะแสดงให้เห็นถึงชั้นของเมฆที่ลงลึกไปด้านข้างของดาว ส่วนแบบจำลองอื่นๆนั้นก็แสดงให้เห็นถึงสภาพบรรยากาศคล้ายโลก ที่มีเมฆปกคลุมอย่างเบาบาง จนสามารถมองเห็นพื้นผิวของดาวได้ ซึ่งที่ลมได้ไหลออกมาจากทางฝั่งด้านกลางคืนไปบรรจบกันอยู่ที่ด้านหน้าของดาว

และเมื่อแสงดาวฤกษ์ ได้ทะลุผ่านไปยังชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ มันก็จะไปทำปฏิกิริยากับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ เช่นโมเลกุลของคาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจน จากนั้นมันก็ส่งสัญญาณออกมา ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ‘เส้นสเปกตรัม’ (spectral lines) ของแสง

ทีมสร้างแบบจำลองในครั้งนี้นำโดย ‘กาเบรียล เองเกิลแมน ซุสซา’ (Gabrielle Engelmann-Suissa) แห่งสมาคมวิจัยอวกาศมหาวิทยาลัย (Universities Space Research Association (USRA)) เธอได้เข้ามาช่วยเหลืองานวิจัยที่ Goddard และได้สร้างแบบจำลองสภาพแวดล้อมต่างๆของดาวเคราะห์ TOI 700 d ออกมาเป็นจำนวนกว่า 20 รูปแบบ

“สักวันหนึ่งหากเราได้เส้นสเปกตรัมของจริงจาก TOI 700 d เมื่อไหร่ล่ะก็ เราจะกลับมาติดตาม และมองหารูปแบบจำลองที่ใกล้เคียงมากขึ้น และหวังว่ามันจะตรงกับในแบบจำลองของเรา มันน่าตื่นเต้นมากๆ เพราะไม่ว่าอะไรที่เราจะได้รู้จักเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนั้น มันจะดูแตกต่างไปจากสิ่งที่เราเห็นอยู่บนโลกใบนี้อย่างแน่นอน” กล่าวทิ้งท้ายไว้โดย Gabrielle Suissa

แหล่งที่มา

  1. NASA Planet Hunter Finds its 1st Earth-size Habitable-zone World
  2. TOI 700
Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
Facebook
กลับสู่บนสุด