นาซา ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใหม่ มีขนาดและอุณหภูมิใกล้เคียงโลกมากที่สุด

เมื่อวันที่ 15 เมษายน พศ 2563 ที่ผ่านมา นาซาเผย นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใหม่ มีขนาดและอุณหภูมิใกล้เคียงกับโลกมากที่สุด โคจรรอบดาวแคระแดงที่ห่างจากโลกประมาณ 300 ปีแสง

งานวิจัยครั้งนี้นำทีมโดยแอนดรูว์ ฟันเดอร์เบิร์ค นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทกซัส ตีพิมพ์ลงในวารสาร Astrophysical Journal Letters วิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ (ปัจจุบันได้ปลดประจำการไปแล้วแต่ยังมีข้อมูลจำนวนมหาศาลที่รอการวิเคราะห์)

ดาวเคราะห์ดวงนี้ชื่อว่า Kepler-1649c มีขนาดใหญ่กว่าโลก 1.06 เท่า หรือมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าโลกประมาณ 800 กิโลเมตร โคจรอยู่ในเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต (habitable zone) รอบดาวแคระแดง กล่าวคือ เป็นระยะห่างที่พอเหมาะที่น้ำจะอยู่ในสถานะของเหลวได้ ดาวเคราะห์ดวงนี้ได้รับพลังงานจากดาวฤกษ์ดวงแม่คิดเป็นร้อยละ 75 ของพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ จึงคาดว่าจะมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับโลก นับเป็นครั้งแรกที่ค้นพบดาวเคราะห์ที่มีขนาดใกล้เคียงกับโลก และอยู่ในเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตดาวเคราะห์-2

ภาพเปรียบเทียบขนาดของโลกกับดาวเคราะห์ Kepler 1649c Credit  NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter อย่างไรก็ดี จากการวิเคราะห์ข้อมูลพบว่า Kepler 1649c โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงแม่ใช้เวลา 19.5 วันบนโลก หมายความว่า ดาวเคราะห์โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มาก (1 ปีบนดาวเคราะห์เท่ากับ 19.5 วันบนโลก) แรงโน้มถ่วงจากดาวฤกษ์อาจล็อคให้ดาวเคราะห์หันพื้นผิวด้านเดียวเข้าหาดาวฤกษ์ดวงแม่เสมอ คล้ายกับดวงจันทร์ที่หันด้านเดียวเข้าหาโลกตลอดเวลา จึงจำเป็นต้องศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์โดยละเอียดต่อไป

นอกจากนี้ ยังพบดาวเคราะห์อีกหนึ่งดวงที่โคจรรอบดาวแคระแดงดวงนี้ มีขนาดใกล้เคียงกับ Kepler-1649c แต่อยู่ในวงโคจรที่ใกล้กว่าประมาณครึ่งหนึ่ง โคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยคาบ 8.7 วัน คล้ายกับโลกของเราที่มีดาวเคราะห์ฝาแฝดคือดาวศุกร์และอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก

เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์บันทึกข้อมูลดาวฤกษ์จำนวนกว่า 200,000 ดวง นักวิทยาศาสตร์ประจำภารกิจจึงพัฒนาอัลกอริทึมที่ชื่อว่า Robovetter เพื่อค้นหาดาวฤกษ์ที่มีแสงสว่างลดลงจากข้อมูลที่บันทึกไว้ Robovetter จะต้องประเมินว่าดาวฤกษ์ที่แสงสว่างลดลงนั้นเกิดจากดาวเคราะห์จริง ๆ หรือไม่ และพบว่ามีเพียงร้อยละ 12 เท่านั้นที่เกิดจากดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์ นอกนั้นเกิดจากปัจจัยอื่น ๆ

อย่างไรก็ดี ข้อมูลที่ Robovetter ต้องเจอนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ความซับซ้อนของข้อมูลอาจทำให้ Robovetter ตัดสินใจผิดพลาด จึงจำเป็นต้องมีทีมวิจัยที่ตรวจสอบข้อมูลที่ถูกคัดทิ้งซ้ำอีกครั้ง ซึ่ง Kepler-1649c ก็เป็นหนึ่งในข้อมูลที่ถูกคัดทิ้ง จนกระทั่งแอนดรูว์และทีมวิจัยนำข้อมูลมาวิเคราะห์อีกครั้ง และก็พบว่ามีข้อมูลที่เกิดจากดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์อยู่ จึงกลายเป็นที่มาของการค้นพบในครั้งนี้

แม้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์จะปลดประจำการไปแล้วตั้งแต่ปลายปี พ.ศ. 2561 แต่ข้อมูลที่บันทึกได้ระหว่างที่ปฏิบัติภารกิจมีจำนวนมหาศาล ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์กำลังวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ ซึ่งอาจมีดาวเคราะห์คล้ายโลกดวงอื่น ๆ ที่รอการค้นพบอยู่อีกไม่น้อย และหากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์พร้อมปฏิบัติภารกิจ อาจช่วยศึกษาชั้นบรรยากาศของ Kepler 1649c อย่างละเอียดได้ดาวเคราะห์ 3

ทั้งนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ ซึ่งถูกส่งขึ้นปฏิบัติภารกิจในห้วงอวกาศมาตั้งแต่ปี 2009 ทำหน้าที่มองหาดาวเคราะห์คล้ายโลกนอกระบบสุริยะ เพื่อค้นหาว่าดาวที่มีลักษณะเช่นนี้มีอยู่มากน้อยเพียงใดในกาแล็กซีทางช้างเผือก โดยกล้องเคปเลอร์ใช้วิธีสังเกตปรากฏการณ์ทรานซิต (transit) หรือการเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ ซึ่งแสงสว่างของดาวฤกษ์ที่ถูกบดบังจนลดลง จะทำให้ทราบถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์นั้น รวมทั้งเผยข้อมูลอื่นๆ ที่บ่งบอกถึงคุณสมบัติของดาวเคราะห์ที่เคลื่อนผ่านได้ด้วย

ปัจจุบัน กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์พบวัตถุในอวกาศที่คาดว่าน่าจะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะแล้ว 4,034 ดวง ซึ่งในจำนวนนี้ได้รับการพิสูจน์ยืนยันแล้วว่าเป็นดาวเคราะห์จริง 2,335 ดวง

นอกจากการค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ๆ ที่มีลักษณะคล้ายโลกแล้ว นักดาราศาสตร์ของนาซายังใช้ข้อมูลล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์จำแนกประเภทของดาวเคราะห์ขนาดเล็กนอกระบบสุริยะได้อีกด้วย ซึ่งการจำแนกนี้เทียบได้กับการจัดแบ่งประเภทของสิ่งมีชีวิต (อนุกรมวิธาน) ในทางชีววิทยานั่นเอง

ผลการจำแนกเบื้องต้นพบว่า สามารถแบ่งดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะออกได้เป็นสองประเภทใหญ่ๆ โดยประเภทแรกคือดาวที่เป็นหินแข็งและมีขนาดใหญ่กว่าโลกเล็กน้อยราว 1.75 เท่า ส่วนอีกประเภทคือดาวเคราะห์ที่มีส่วนประกอบของไฮโดรเจนและฮีเลียมมากขึ้นกว่าประเภทแรก ทำให้มีขนาดขยายใหญ่จนเกือบเท่ากับดาวเนปจูน แต่ดาวกลุ่มนี้ก็จะกลายเป็นดาวเคราะห์ก๊าซที่มีพื้นผิวน้อยหรือไม่มีเลย

นายเบนจามิน ฟุลตัน นักดาราศาสตร์ผู้ดำเนินโครงการวิเคราะห์จำแนกประเภทดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะกล่าวว่า "ดาวเคราะห์สองประเภทนี้คือดาวที่มีอยู่เป็นส่วนใหญ่ในกาแล็กซีทางช้างเผือก แต่น่าประหลาดใจว่า เรากลับไม่พบดาวเคราะห์สองประเภทนี้เลยในระบบสุริยะของเรา" นายฟุลตันกล่าวดาวเคราะห์-4

KEPLER MISSION : ยานอวกาศเคปเลอร์ เครื่องมือสืบค้นโลกต่างดาว (Cr.http://www.sunflowercosmos.org/Kepler-Mission.html) ยานอวกาศเคปเลอร์ หรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของนาซ่า ได้หยุดการทำหน้าที่ของตัวเองลงอย่างสงบ เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม ปี ค.ศ. 2018 รวมระยะเวลาในการปฏิบัติงานทั้งสิ้น 9 ปี, 7 เดือน กับอีก 23 วัน นับตั้งแต่วันที่ 7 มีนาคม ปี ค.ศ. 2009 ที่มันได้ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเป็นครั้งแรก

เคปเลอร์นั้น จะแตกต่างไปจากกล้องสำรวจอวกาศในกลุ่มของ Great Observatories อย่างฮับเบิล, สปิตเซอร์, และ กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา ตรงที่เคปเลอร์เป็นทั้งกล้องโทรทรรศน์อวกาศและเป็นยานอวกาศภายในตัว ที่มีอิสระในการโคจรไปรอบดวงอาทิตย์เช่นเดียวโลก (อยู่ในวงโคจร เฮลิโอเซ็นทริค (Heliocentric orbit) ของโลก)

โดยภารกิจสำคัญที่มันได้รับมอบหมายไว้ก็คือ การเสาะแสวงหาดาวเคราะห์คล้ายโลกภายในกาแล็กซี่ทางช้างเผือกเรา ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ประเมินเอาไว้ว่า น่าจะมีดาวฤกษ์อยู่เป็นจำนวนหลายพันล้านดวงภายในทางช้างเผือก และเช่นเดียวกันในแต่ละระบบดาวฤกษ์เองก็มีความเป็นไปได้ที่จะมีดาวบริวารเป็นของตนนั่นก็คือ ดาวเคราะห์ ส่วนลักษณะของการตรวจหาดาวดาว นาซ่าจะใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าโฟโตมิเตอร์ (photometer)

ในการตรวจค่าความสว่างต่อเนื่องของดาวฤกษ์จำนวนกว่า 150,000 ดวง ในแถบลำดับหลัก (main-sequence stars) ผ่านมุมกล้องที่ถูกเซ็ตให้คงที่เอาไว้ในอวกาศ เพื่อที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถนำภาพเหล่านี้มาทำการเปรียบเทียบ และตรวจหาค่าความเบี่ยงเบนของแสงดาวฤกษ์ขณะที่ถูกดาวบริวารของมันเคลื่อนผ่านตัดหน้า (Transit photometry)

ซึ่งตลอดระยะเวลาการดำเนินงานของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ มันก็ได้สร้างผลงานการค้นพบเอาไว้ให้เราได้ศึกษาอยู่มากมาย นั่นก็คือการติดตามดาวฤกษ์ไปทั้งหมด 530,506 ดวง และค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลกไปแล้วกว่า 2,662 ดวง

ยานอวกาศเคปเลอร์ ถูกตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ นักโหราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันที่ชื่อ โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) เคปเลอร์เป็นบุคคลสำคัญที่มีส่วนในการปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 17 กับผลงานของเขาอันเป็นที่โด่งดังก็คือ ในเรื่องของกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ (laws of planetary motion) ซึ่งในภายหลังก็ได้กลายมาเป็นส่วนหนึ่งของรากฐานสำคัญในการศึกษาเรื่องของแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ภารกิจ Second Light หรือ K2

ขอบคุณ ธนกร อังค์วัฒนะ เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร