ตรวจพบไอน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบในเขตอาศัยอยู่ได้เป็นครั้งแรก
มนุษย์ต่างดาวอาจเคยมาเยือนโลกของเราแล้วในอดีต
มนุษย์ต่างดาวอาจเคยมาเยือนโลกของเราแล้วในอดีต
กันยายน 13, 2019
คลื่นวิทยุลึกลับ จำนวนมาก ส่งตรงมาถึงโลก และไกลนับพันล้านปีแสง (Fast radio burst)
ตรวจพบคลื่นวิทยุลึกลับ จำนวนมาก ไกลนับพันล้านปีแสง (Fast radio burst)
กันยายน 17, 2019
กล้องอวกาศฮับเบิลตรวจพบไอน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบได้เป็นครั้งแรก

ภาพระบบดาว K2-18 ประกอบไปด้วย K2-18b (ขวาสุด) และ K2-18c (ระหว่างกลาง) Credits: ESA/Hubble, M. Kornmesser

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าตรวจพบไอน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ในเขตอาศัยได้ (Habitable Zone) เป็นครั้งแรก โดยดาวเคราะห์ดวงนี้มีชื่อว่า K2-18b มันมีขนาดของแรงโน้มถ่วงพื้นผิวมากกว่าโลก และมีมวลมากกว่าโลกถึง 8.6 เท่า แต่ถึงอย่างนั้นเมื่อเร็วๆนี้ ดาวเคราะห์ K2-18b ก็กลับมาได้รับความสนใจอีกครั้งจากนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก และกลายเป็นดาราเด่นเพียงชั่วข้ามคืน สาเหตุที่เห็นเช่นนั้น ก็เป็นเพราะ นี้เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้ค้นพบลักษณะอันโดดเด่นของ “น้ำ”! หรือก็คือ พวกเขาค้นพบ “ไอน้ำ” (water vapor) บนชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงนี้ แถมตำแหน่งของมันยังอยู่ใน “เขตอาศัยได้” (Habitable Zone) ซึ่งในพื้นที่แห่งนี้มีส่วนสำคัญที่ช่วยให้น้ำสามารถคงรูปอยู่ได้ในสถานะของๆเหลว และมีความเป็นได้ไปที่บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ดวงนี้อาจมีน้ำปกคลุมอยู่อยู่จำนวนมาก

ขนาดของดาว K2-18 b เมื่อเทียบกับขนาดของโลก
ขนาดของดาว K2-18 b เมื่อเทียบกับขนาดของโลก ภาพจาก exoplanetkyoto.org

นักดาราศาสตร์ประจำศูนย์ข้อมูลวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีในอวกาศ หรือ CSED  (Centre for Space Exochemistry Data) จากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน ได้ใช้ฐานข้อมูลภาพที่ถ่ายไว้ได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่า เพื่อค้นหาแหล่งน้ำบนชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ K2-18b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่โคจรอยู่โดยรอบดาวแคระแดงขนาดเล็ก ที่อยู่ห่างไกลจากโลกของเราประมาณ 110 ปีแสง ในกลุ่มดาวสิงโต (constellation Leo)

ภาพจำลองของไอน้ำและน้ำบนพื้นผิวดาวเคราะห์
ภาพจำลองของไอน้ำและน้ำบนพื้นผิวดาวเคราะห์ ภาพจาก wikipedia/Moni3

ถ้าข้อมูลนี้ได้รับการยืนยันอย่างถูกต้องแล้วละก็ นี้ก็จะทำให้ K2-18b กลายเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในเขตอาศัยอยู่ได้ดวงแรก ที่รู้ว่า บนดาวเคราะห์ดวงนี้มีน้ำอยู่ทั้งในชั้นบรรยากาศ และอุณหภูมิของดาวสามารถช่วยให้น้ำ คงรูปอยู่ในสถานะของๆเหลวบนพื้นผิวได้ 

โดยดาวเคราะห์ K2-18b จะใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์หลักครบรอบในทุกๆ 33 วัน ถือว่าค่อนข้างเร็ว และคาดว่าผลจากการที่มันโคจรอยู่ห่างจากดาวแคระแดงเพียง 21.38 ล้านกิโลเมตร (0.1429 au) ก็อาจส่งผลให้ดาวเคราะห์ K2-18b หมุนรอบตัวเองนานเท่ากับการโคจรรอบดาวแคระแดง ที่เป็นเช่นนั้นก็เนื่องมาจากปรากฏการณ์ ไทดัล ล็อก เช่นเดียวกับดวงจันทร์บริวารของโลกที่หันเข้าหาโลกเพียงด้านเดียว

และผลจากการที่ K2-18b ถูกอาบรังสีจากดาวแคระแดงของมันในระดับที่สูง ก็คาดว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ อาจไม่เหมาะสมต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามการค้นหาน้ำในดาวเคราะห์นอกระบบภายในเขตอาศัยนั้น จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นมาได้อย่างไร

เมฆที่เกิดจากไอน้ำควบแน่น
เมฆที่เกิดจากไอน้ำควบแน่น ภาพจาก wikipedia/Arun Kulshreshtha

ดาวเคราะห์ K2-18b ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 2015 โดย กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของนาซ่า มันเป็นดาวเคราะห์นอกระบบลำดับที่สิบแปดที่ถูกค้นพบในระหว่างภารกิจ K2 และพบว่ามันมีขนาดรัศมีใหญ่กว่าโลก 2.71 เท่า และมีมวลมากกว่าถึง 8.63 เท่า (หรือค่าอย่างละเอียดคือ  8.63±1.35 M) ด้วยมวลมากมายขนาดนี้ก็หมายความว่า บนพื้นผิวของดาวก็จะต้องมีแรงโน้มถ่วงที่มากกว่าโลกของเรา ส่วนดาวแม่ของมันที่เป็นแคระแดง ก็มีขนาดรัศมีอยู่ที่ 0.469 เท่าของดวงอาทิตย์ และมีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ครึ่งหนึ่ง ปัจจุบันเราตรวจพบว่ามันมีดาวเคราะห์โคจรอยู่โดยรอบ 2 ดวงได้แก่ K2-18c และ K2-18b ตามลำดับ โดยดาวเคราะห์ K2-18c สหายของมันอีกดวง ก็เป็นดาวเคราะห์ประเภท “super-Earths” เช่นกัน โดยมีมวลอยู่ที่ 7.51 เท่าของโลก และอยู่ใกล้ดาวฤกษ์กว่ามาก จึงใช้เวลาโคจรรอบดาวแคระแดงเพียง 9 วัน

ในปี ค.ศ. 2017 ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ก็ช่วยยืนยันว่าวงโคจร K2-18b อยู่ในเขตเอื้ออาศัยรอบ K2-18 และโคจรรอบดาวแคระแดงครบรอบในทุกๆ 33 วันจริง

วงโคจรของดาวเคราะห์นอกระบบ K2-18c และ K2-18b โดยใช้เวลาโคจรรอบดาว K2-18 ครบรอบทุก 9 วัน และ 33 วันตามลำดับ
วงโคจรของดาวเคราะห์นอกระบบ K2-18c และ K2-18b โดยใช้เวลาโคจรรอบดาว K2-18 ครบรอบทุก 9 วัน และ 33 วันตามลำดับ (ภาพจาก Exoplanet Exploration Program + JPL/NASA – Exoplanet Exploration Program + JPL/NASA)

ต่อมาทีมวิจัยก็ได้ใช้ฐานข้อมูลภาพจากกล้องฮับเบิลที่ถ่ายเก็บเอาไว้ในระหว่างปี ค.ศ. 2016 ถึง ปี ค.ศ. 2017 และนำมาประมวลผลภาพผ่านอัลกอริธึมโอเพนซอร์สที่ได้พัฒนาขึ้น ก็พบว่า แสงจากดาวแคระแดงที่ถูกกรองผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์  K2-18b นั้น ได้เปิดเผยให้เห็นถึงโมเลกุลเด่นของไอน้ำ และนี้จึงทำให้นักวิจัยทราบได้เลยทันทีว่า บนชั้นบรรยากาศของดาวนั้นมีองค์ประกอบของ ไฮโดรเจนและฮีเลียมอยู่

ตำแหน่งของดาว K2-18 บนท้องฟ้าที่เครื่องหมายวงกลมสีขาว
ตำแหน่งของดาวแคระแดง K2-18 บนท้องฟ้าที่เครื่องหมายวงกลมสีขาว ภาพจาก wikipedia

หลังทรามถึงข้อมูลวิเคราะห์อันน่าตื่นเต้นนี้แล้ว ผู้เขียนบนความวิจัยจึงไม่รอช้า พร้อมกับเผยแพร่ผลงานดังกล่าวลงใน วารสารวิชาการ Nature Astronomy ทันที (เมื่อวันที่ 11 กันยายน ปี ค.ศ. 2019) ซึ่งพวกเขาเชื่อว่ายังมีโมเลกุลอื่นๆอยู่อีก เช่นไนโตรเจน และ มีเทน แต่ด้วยเครื่องมือที่มีอยู่ ณ ปัจจุบัน ยังไม่มีประสิทธิภาพพอที่จะตรวจจับมันได้ การศึกษาถัดไปก็คือนักวิจัยต้องการจะทราบว่า มีปริมาณน้ำในเมฆที่ปกคลุมอย่างแน่ชัดอยู่ร้อยละเท่าไหร่กันแน่ ซึ่งจากข้อมูลที่ได้รับในปัจจุบนก็ให้ตัวเลขประมาณไว้สูงถึงร้อยละ 20 ถึง 50 เลยทีเดียว อย่างไรก็ตามหากไม่นับว่าการค้นพบไอน้ำนี้เป็นครั้งแรกของการที่พบเจอไอน้ำอยู่บนชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบในเขตอยู่อาศัยได้แล้วละก็ ก่อนหน้านี้ก็เคยมีการค้นพบองค์ประกอบของน้ำอยู่ในชั้นบรรยากาศของดาวเคระห์นอกระบบสุริยะมาแล้ว เพียงแต่ไม่ได้อยู่ในเขตอาศัยอยู่ได้อย่าง K2-18b เช่น ดาวคราะห์ HD 209458 b, XO-1b, WASP-12b, WASP-17b, และ WASP-19b

ภาพจำลองให้เห็นว่าเมื่อแสงของดาวฤกษ์ลอดผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์ก็สามารถวิเคราะห์ถึงองค์ประกอบต่างๆภายในนั้นได้
ภาพจำลองให้เห็นว่าเมื่อแสงของดาวฤกษ์ลอดผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์ก็สามารถวิเคราะห์ถึงองค์ประกอบต่างๆภายในนั้นได้ ภาพจาก NASA’s Goddard Space Flight Center

K2-18b เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ประเภท “super-Earths” ซึ่งเป็นดาวเคราะห์คล้ายโลกที่มีมวลมากกว่าโลก แต่มีมวลน้อยกว่าดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ นั้นก็คือมีขนาดมวลอยู่ระหว่างโลกและดาวเนปจูน ที่ถูกค้นพบโดยกล้องอวกาศเคปเลอร์ และคาดว่าในอนาคตภารกิจ TESS เอง (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ก็จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ตรวจพบดาวเคราะห์คล้ายโลกเช่นนี้เพิ่มขึ้นอีก ก่อนที่จะถูกสานต่อภารกิจโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ในปี ค.ศ. 2021

สำหรับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปัจจุบันก็ยังคงทำงานอยู่ (มันปฏิบัติภารกิจต่อเนื่องมานานแล้วกว่า 29 ปี และมีแผนปลดประจำการภายในคริสต์ทศวรรษที่ 2030) และเป็นโครงการในความร่วมมือระหว่างประเทศระหว่าง ESA (องค์การอวกาศยุโรป) และองค์การนาซ่า

แหล่งที่มา

  1. NASA’s Hubble Finds Water Vapor on Habitable-Zone Exoplanet for 1st Time
  2. K2-18b และ K2-18
  3. K2-18c
  4. Water vapour in the atmosphere of the habitable-zone eight-Earth-mass planet K2-18 b (งานวิจัย เผยแพร่เมื่อวันที่ 11 กันยายน 2019)
Sci Ways
Sci Ways
นักเดินทางข้ามกาลเวลา
YouTube
กลับสู่บนสุด