ร่องรอยดาวเคราะห์ที่ซ่อนในสัญญาณวิทยุดาวฤกษ์

 

     ด้วยการใช้เครือข่ายวิทยุที่ทรงพลังที่สุดบนโลก นักดาราศาสตร์ได้พบดาวฤกษ์ที่ปะทุคลื่นวิทยุอย่างคาดไม่ถึง บางทีอาจจะบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ที่ซ่อนตัว

     Benjamin Pope จากมหาวิทยาลัยควีนสแลนด์ในออสเตรเลีย และเพื่อนร่วมงานที่หอสังเกตการณ์แห่งชาติดัตช์ ASTRON ได้สำรวจหาดาวเคราะห์โดยใช้ LOFAR(Low Frequency Array) กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ทรงพลังที่สุดบนโลกในเนเธอร์แลนด์ส เราได้พบสัญญาณจากดาวแคระแดงห่างไกล 19 ดวง สี่ดวงในนั้นอธิบายได้ดีที่สุดด้วยการมีดาวเคราะห์ในวงโคจรรอบพวกมัน Pope กล่าว

     เราทราบมานานแล้วว่าดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราเองก็เปล่งคลื่นวิทยุที่ทรงพลังเมื่อสนามแม่เหล็กของพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับลมสุริยะ แต่ยังไม่เคยพบสัญญาณวิทยุจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเลย การค้นพบนี้จึงเป็นก้าวสำคัญสำหรับดาราศาสตร์วิทยุ และอาจจะนำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์ทั่วทั้งกาแลคซีได้

    ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์ทำได้เพียงตรวจจับการเปล่งคลื่นวิทยุที่คงที่จากดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุด และทุกๆ สิ่งบนท้องฟ้าช่วงวิทยุก็เป็น ก๊าซในห้วงอวกาศ หรือที่พิสดารหน่อยก็เป็นหลุมดำ ขณะนี้ นักดาราศาสตร์วิทยุสามารถเห็นดาวฤกษ์อายุมากที่ดูไม่มีอะไร และด้วยข้อมูลการสำรวจที่มี เราก็สามารถสำรวจหาดาวเคราะห์ใดๆ ที่อยู่รอบดาวฤกษ์เหล่านั้นได้ ทีมมุ่งเป้าไปที่ดาวฤกษ์แคระแดง ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์อย่างมาก และเป็นที่ทราบกันว่ามีกิจกรรมแม่เหล็กที่รุนแรงซึ่งผลักดันการลุกจ้าและการเปล่งคลื่นวิทยุ

กลไกการเกิดแสงเหนือ-ใต้บนโลก 

     แต่ดาวฤกษ์อายุมากซึ่งเฉื่อยในทางแม่เหล็กแล้วบางส่วน ก็ยังแสดงตัวออกมา ท้าทายความเข้าใจ Joseph Callingham จากมหาวิทยาลัยไลเดน และ ASTRON และผู้เขียนนำการค้นพบนี้ บอกว่าทีมแน่ใจว่าสัญญาณเหล่านี้มาจากความเชื่อมโยงในทางแม่เหล็กระหว่างดาวฤกษ์กับดาวเคราะห์ในวงโคจรที่มองไม่เห็น คล้ายกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวพฤหัสฯ กับดวงจันทร์ไอโอ(Io) ของมัน

     โลกของเราเองก็มีแสงเหนือ-ใต้(aurorae) ซึ่งก็เปล่งคลื่นวิทยุด้วยเช่นกัน นี่เกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ กับลมสุริยะที่เป็นโปรตอนและอิเลคตรอน อนุภาคถูกส่งไปตามเส้นแรงสนามแม่เหล็กสู่ขั้วโลก ซึ่งอนุภาคจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศส่วนบน ทำให้โมเลกุลเหล่านี้แตกตัวเป็นไอออนแสดงสีสันออกมา Callingham กล่าว แต่ในกรณีออโรราของดาวพฤหัสฯ มีความรุนแรงมากกว่าเมื่อดวงจันทร์ภูเขาไฟไอโอกำลังระเบิดมวลสาร(กำมะถันไดออกไซด์) ออกสู่อวกาศ ซึ่งจะถูกดึงในทันทีโดยปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงที่ซับซ้อนกับดาวเคราะห์ยักษ์, แตกตัวเป็นไอออน และก่อตัวเป็นวงแหวนก๊าซมีประจุ(พลาสมา) รอบๆ ดาวพฤหัสฯ ซึ่งจะส่งพลาสมาไปตามเส้นแรงสนามแม่เหล็กสร้างออโรรา

     แบบจำลองการเปล่งคลื่นวิทยุจากดาวฤกษ์ของเราก็คือปฏิสัมพันธ์ของดาวพฤหัสฯ กับไอโอในแบบที่รุนแรงกว่า โดยดาวเคราะห์ดวงหนึ่งถูกหุ้มไว้ในสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง ซึ่งส่งวัสดุสารป้อนให้กับวงแหวนรูปโดนัท(torus) ขนาดมหึมาซึ่งส่งพลังให้เกิดออโรราที่สว่างทรงพลังอย่างมาก น่าจะตระการตาจนดึงดึดความสนใจของเราแม้จากระยะทางหลายปีแสง การเปล่งคลื่นวิทยุจากดาวแคระแดง GJ 1151 เป็นครั้งแรกเมื่อปีที่แล้วก็สอดคล้องกับปฏิสัมพันธ์ชนิดนี้ด้วย

กลไกการสร้างออโรราบนดาวพฤหัสฯ ซึ่งมีความซับซ้อนมากกว่าออโรราบนโลก

      ขณะนี้ ทีมวิจัยต้องการจะยืนยันว่าดาวเคราะห์ที่เสนอขึ้นมามีอยู่จริง Pope กล่าวว่า เราไม่สามารถแน่ใจร้อยเปอร์เซนต์ได้ว่าดาวฤกษ์ทั้งสี่ที่เราคิดว่ามีดาวเคราะห์อยู่นั้น จะเป็นที่อยู่ของดาวเคราะห์จริงๆ แต่เราก็สามารถบอกได้ว่า ปฏิสัมพันธ์ดาวฤกษ์-ดาวเคราะห์ เป็นคำอธิบายที่ดีที่สุดกับสิ่งที่เรากำลังได้เห็น การสำรวจติดตามผลปิดช่องที่จะมีดาวเคราะห์ที่มีมวลสูงกว่าโลก แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กจะทำแบบนั้นไม่ได้

      การค้นพบด้วย LOFAR ยังเพิ่งเริ่มต้นเท่านั้น แต่กล้องโทรทรรศน์ก็มีความสามารถในการจับตาดูดาวฤกษ์ที่อยู่ค่อนข้างใกล้ได้ถึงระยะทาง 165 ปีแสง ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุเครือข่ายตารางกิโลเมตร(SKA) ในออสเตรเลียและอาฟริกาใต้ ที่กำลังก่อสร้าง ซึ่งน่าจะเริ่มการสำรวจได้ในปี 2029 ทีมทำนายว่าพวกเขาจะสามารถเห็นสัญญาณจากดาวหลายร้อยดวง ได้ไกลออกไปมากขึ้น งานวิจัยนี้เผยแพร่รายละเอียดใน Nature Astronomy

 

แหล่งข่าว phys.org : radio signals from distant stars suggest hidden planets
               sciencealert.com : mysterious radio signals from distant stars suggest the presence of hidden planets