ระบบดาวที่มองเห็นโลกผ่านหน้าดวงอาทิตย์

 

ถ้ามีอารยธรรมต่างดาวอยู่ในระบบดาวฤกษ์อื่น พวกเขาเหล่านั้นจะสามารถตรวจจับการมีอยู่ของเราบนโลกได้หรือไม่ นี่เป็นคำถามที่อาจจะนำเราไปสู่หนทางใหม่ในการสำรวจหาสัญญาณสิ่งมีชีวิตทรงปัญญาได้ แต่ก็เป็นคำถามที่หาคำตอบไม่ได้ง่าย

อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ทีมหนึ่งได้จำแนกระบบดาว 2034 แห่งภายในระยะทาง 100 พาร์เซค(326 ปีแสง) จากโลก ซึ่งน่าจะมีจุดการมองที่พอดีที่จะตรวจจับสัญญาณสิ่งมีชีวิตบนโลก เมื่อพิภพบ้านเกิดของเราโคจรรอบดวงอาทิตย์ Lisa Kaltenegger นักดาราศาสตร์จากสถาบันคาร์ล ซาแกน มหาวิทยาลัยคอร์เนล กล่าว่า จากมุมการมองจากดาวเคราะห์นอกระบบ เราก็คือเอเลี่ยน

ด้วยการใช้ข้อมูลจากหอสังเกตการณ์อวกาศไกอา(Gaia) ซึ่งเป็นโครงการทำแผนที่ทางช้างเผือกในแบบสามมิติด้วยความแม่นยำสูงที่สุดเท่าที่เคยทำมา Kaltenegger และเพื่อนร่วมงานของเธอพยายามที่จะตรวจสอบว่าอารยธรรมต่างด้าวใดๆ ข้างนอกนั้น อาจจะพบมนุษยชาติด้วยระดับเทคโนโลจีและเครื่องมือแบบที่เราใช้เพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบได้หรือไม่

เรามีเครื่องมือหลายแบบ แต่เทคนิคที่ให้ผลดีที่สุดก็คือสิ่งที่เราเรียกว่า วิธีการผ่านหน้า(transit method) เมื่อมีดาวเคราะห์นอกระบบดวงหนึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง ถ้าวงโคจรของมันเรียงตัวเหมาะสม มันก็จะผ่านแนวสายตาจากเราถึงดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเรียกว่า การผ่านหน้า(transit) นี่จะสร้างกราฟแสงที่จำเพาะมากๆ เมื่อแสงของดาวมืดลงและสว่างขึ้นเล็กน้อยอันเนื่องจากมีดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้า แต่เราเองก็จะพลาดดาวเคราะห์อีกนับไม่ถ้วนที่ไม่ได้ผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของมันเมื่อมองจากโลก

วิธีการผ่านหน้า(transit method)

เราสามารถบอกขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบนั้นได้แบบคร่าวๆ จากความลึกการหรี่ของกราฟแสงซึ่งสามารถช่วยกำจัดดาวเคราะห์นอกระบบที่ไม่น่าจะมีชีวิตในแบบที่เรารู้จักได้ เช่น ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่คล้ายดาวพฤหัสฯ นอกจากนี้ ถ้าดาวเคราะห์นั้นมีชั้นบรรยากาศอยู่ นักดาราศาสตร์ก็สามารถซ้อนข้อมูลการผ่านหน้าหลายๆ ครั้งเพื่อเร่ง(amplified) สเปคตรัมของแสงดาวฤกษ์แม่ที่ผ่านชั้นบรรยากาศ ความยาวคลื่นบางส่วนที่ถูกขยายหรือถูกดูดกลืนโดยชั้นบรรยากาศสามารถเผยให้เห็นองค์ประกอบของมัน ซึ่งรวมถึงก๊าซที่บ่งชี้ถึงสัญญาณของชีวิตได้

ถ้าดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้มีเทคโนโลจีก้าวหน้าที่ปนเปื้อนชั้นบรรยากาศของมันได้เหมือนกับโลก ในทางทฤษฎีแล้ว เราก็อาจจะสามารถตรวจจับได้ด้วย(แม้ว่าเราจะยังทำไม่ได้)

เนื่องจากดาวบนท้องฟ้าของเราอาจจะไม่ได้ขยับ แต่จริงๆ แล้วพวกมันขยับตำแหน่งเมื่อเทียบต่อกันและกันอย่างคงที่ ยกตัวอย่างเช่น ในอีกสองพันปี โพลาริส(Polaris) ก็จะไม่ใช่ดาวเหนือ(north star) อีกต่อไป เหมือนกับที่มันก็ไม่ใช่ดาวเหนือเมื่อผู้สังเกตการณ์อียิปต์โบราณ, ชาวบาบิโลน และจีนได้ทำแผนที่ท้องฟ้าเมื่อหลายพันปีก่อน

ข้อมูลจากไกอาช่วยให้ Kaltenegger และทีมได้สำรวจหาระบบดาวที่อาจจะสามารถทำเช่นเดียวกับที่เราทำในระยะเวลา 1 หมื่นปี ตั้งแต่อดีตเมื่อ 5 พันปีก่อนจนถึงอนาคตในอีก 5 พันปีข้างหน้า จุดดังกล่าวนี้เรียกว่าแถบการผ่านหน้าของโลก(Earth Transit Zone) เราต้องการทราบว่าดาวใดที่มีจุดเหมาะสมที่จะมองเห็นโลกเมื่อมันกันแสงของดวงอาทิตย์ไว้ ดาวดวงไหนจะเข้ามาและออกไปจากแถบนี้ และอยู่นานแค่ไหน เธอกล่าว

ภาพจำลองเมื่อโลกผ่านหน้าดวงอาทิตย์

จากการวิเคราะห์ข้อมูลไกอาของทีม นักวิจัยพบว่ามีระบบดาว 1715 แห่งในแถบผ่านหน้าของโลกในช่วง 5 พันปีก่อน ซึ่งน่าจะตรวจจับสัญญาณชีวภาพเมื่ออารยธรรมเทคโนโลจีมนุษยชาติอุบัติขึ้นมา และอีก 319 ระบบที่จะเข้ามาสู่แถบการผ่านหน้าของโลกในอีก 5 พันปีหลังนี้ Jackie Faherty นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอเมริกัน กล่าวว่า ไกอาได้ให้แผนที่กาแลคซีทางช้างเผือกที่แม่นยำแก่เรา ช่วยให้เราได้มองย้อนและคืบหน้าไป และได้เห็นว่าดาวเคยอยู่ที่ไหนและพวกมันกำลังจะไปที่ไหน

ดาวเหล่านั้นเกือบทั้งหมดเป็นดาวแคระแดง(M dwarf) ซึ่งยังโต้แย้งกันเรื่องความคาดหวังในการมีสิ่งมีชีวิตอยู่ อีก 14 แห่งเป็นดาวฤกษ์ชนิด A หรือ B ซึ่งมีช่วงชีวิตที่สั้นเกินกว่าจะมีสิ่งมีชีวิตชั้นสูงได้ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีดาวฤกษ์ชนิด G(ชนิดเดียวกับดวงอาทิตย์ของเรา) อีก 194 ดวง และอีก 189 ดวงที่เหลือก็อุ่นกว่าหรือเย็นกว่าเล็กน้อย

ในบรรดาระบบที่เคยหรือกำลังจะเข้ามาในแถบการผ่านหน้าของโลก มี 7 ระบบที่ทราบแล้วว่ามีดาวเคราะห์นอกระบบอยู่ ซึ่งบางแห่งก็อาจจะเอื้ออาศัยได้ด้วย ซึ่งรวมถึง Ross-128, TRAPPIST-1 และ ดาวของทีการ์เดน(Teegarden’s star) Ross-128 ซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 11 ปีแสงเคยอยู่ในแถบการผ่านหน้าของโลกมา 2158 ปีและเพิ่งหลุดออกไปเมื่อ 900 ปีที่แล้ว ส่วน TRAPPIST-1 ซึ่งห่างออกไป 45 ปีแสงจะเข้ามาเห็นโลกผ่านหน้าในอีก 1642 ปีและอยู่ในนั้นไปอีก 2371 ปี ส่วนดาวของทีการ์เดน จะเข้ามาในอีก 29 ปีแต่จะอยู่นานเพียง 410 ปีเท่านั้น

การวิเคราะห์ของเราได้แสดงว่าแม้แต่ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดก็มักจะต้องใช้เวลามากกว่า 1 พันปีในจุดที่สามารถมองเห็นการผ่านหน้าของโลกได้ Kaltenegger กล่าว ถ้าเราสันนิษฐานว่าสิ่งที่กลับกันนี้เป็นจริง ก็จะให้ช่วงเวลาที่เหมาะสมที่อารยธรรมที่อาจพบในกลุ่มตัวอย่าง จะจำแนกโลกว่าเป็นดาวเคราะห์ที่น่าสนใจ

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ Ross-128 ซึ่งเป็นดาวแคระแดง

และในงานวิจัยนี้ ทีมยังได้พิจารณาว่าดาวดวงใดที่น่าจะสามารถตรวจจับสัญญาณเทคโน-โลจี(technosignatures) ซึ่งเป็นการแผ่รังสีทางเทคโนโลจีออกจากโลก เราเริ่มต้นส่งคลื่นวิทยุสื่อสารออกสู่อวกาศเมื่อร้อยปีก่อนนี้เอง ซึ่งหมายความว่าจะมีรัศมีราว 100 ปีแสงรอบๆ โลกที่อาจตรวจจับสัญญาณเหล่านั้นได้ ภายในรัศมีนี้และกรอบเวลา 100 ปี มีระบบ 75 แห่งในแถบการผ่านหน้าของโลก ทีมคำนวณพบว่ามีดาวเคราะห์ที่มีศักยภาพเอื้ออาศัยได้ 29 ดวงที่จะเห็นโลกผ่านหน้าและยังอยู่ใกล้มากพอที่จะตรวจจับการส่งคลื่นวิทยุได้ การศึกษาลักษณะนี้น่าจะให้กลุ่มของดาวที่เราสามารถตั้งเป้าสำรวจสิ่งมีชีวิตทรงปัญญาได้

การสำรวจหาอารยธรรมต่างด้าวของเรา โดยรวมแล้วยังไม่พบสัญญาณใดๆ งานวิจัยของทีมได้แสดงว่าวิธีการตรวจจับของเรามีข้อจำกัดอยู่พอสมควร ไม่ใช่แค่การเรียงตัวของดาวรอบๆ เรา แต่ถ้าให้เวลาและมีโชคบ้าง ก็อาจจะเป็นไปได้ที่จะระบุเพื่อนบ้านของเราได้ งานวิจัยเผยแพร่ใน Nature

แหล่งข่าว sciencealert.com : astronomers identify the star systems that could be watching Earth from space

iflscience.com : with technology matching ours, aliens on nearby worlds might know Earth is habitable

nationalgeographic.com : astronomers identify the stars where any aliens would have a view of Earth