ตรวจสอบเมฆบนดาวเคราะห์นอกระบบ WASP-127b

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ WASP-127b ซึ่งนักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบเมฆและการกระจายตัวตามระดับความสูงของมัน

     นักดาราศาสตร์นานาชาติทีมหนึ่งไม่เพียงแต่ได้พบเมฆบนดาวเคราะห์นอกระบบที่ห่างไกล แต่ยังสามารถตรวจสอบระดับความสูงของเมฆเหล่านั้นด้วยความแม่นยำอย่างไม่น่าเชื่อ

      การนำเสนอโดย Romain Allart ที่ EPSC(Europlanet Science Congress) 2021 ได้แสดงว่า ด้วยการเปรียบเทียบข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศและกล้องภาคพื้นดิน ทีมก็สามารถเผยให้เห็นโครงสร้างส่วนบนในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ดวงหนึ่งได้อย่างไร นี่แผ้วถางเส้นทางสู่การศึกษาคล้ายๆ กันกับพิภพที่ห่างไกลแห่งอื่นๆ อีกมากมาย

    WASP-127b อยู่ไกลออกไปมากกว่า 525 ปีแสง เป็นดาวเคราะห์ชนิด “เสาร์ร้อน”(hot Saturn) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ยักษ์ที่มีมวลใกล้เคียงกับดาวเสาร์ โคจรอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ของมันอย่างมาก ทีมได้สำรวจดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่เพื่อตรวจจับรูปแบบที่ฝังอยู่ในแสงดาว เมื่อแสงดาวถูกกรองผ่านชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ โดยได้รับผลจากองค์ประกอบเคมีในชั้นบรรยากาศ ด้วยการรวมการสำรวจชวงอินฟราเรดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล และการตรวจสอบช่วงตาเห็นจากสเปคโตรกราฟ ESPRESSO บนกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ในชิลี นักวิจัยก็สามารถตรวจสอบพื้นที่ต่างๆ ในชั้นบรรยากาศได้ ผลสรุปที่ได้นำมาซึ่งความประหลาดใจหลายอย่าง

     ประการแรก ตามที่พบก่อนหน้านี้บนดาวเคราะห์ชนิดนี้ เราได้ตรวจจับการมีอยู่ของโซเดียม แต่อยู่ที่ระดับความสูงต่ำกว่าที่คาดไว้ ประการที่สอง มีสัญญาณของไอน้ำที่รุนแรงในช่วงอินฟราเรด แต่ไม่พบเลยในช่วงตาเห็น นี่บอกเป็นนัยว่าไอน้ำที่อยู่ระดับต่ำกว่ากำลังถูกเมฆซึ่งทึบแสงในช่วงตาเห็นกั้น แต่โปร่งแสงในอินฟราเรด Allart จากมหาวิทยาลัยมอนทรีออล และมหาวิทยาลัยเจนีวา ซึ่งนำการศึกษานี้ กล่าว

เปรียบเทียบดาวพฤหัสฯ ในระบบสุริยะของเราเมื่อผ่านหน้า(transit) ดวงอาทิตย์ กับ WASP-127b เมื่อผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ WASP-127 ภาพล่างแสดงระยะทางโคจรของ WASP-127b เทียบกับวงโคจรดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด

     ข้อมูลที่รวมได้จากเครื่องมือทั้งสองช่วยให้นักวิจัยได้ตีวงระดับความสูงของเมฆในชั้นย่อยในชั้นบรรยากาศได้แคบลง โดยอยู่ที่ความดันตั้งแต่ 0.3 ถึง 0.5 มิลลิบาร์ เรายังไม่ทราบองค์ประกอบของเมฆนี้ ยกเว้นแต่ว่าพวกมันไม่ได้เป็นหยดน้ำอย่างที่พบบนเมฆในโลก Allart กล่าว เรายังงงว่าเพราะเหตุใดจึงพบโซเดียมในที่ที่ไม่คาดคิดบนดาวเคราะห์นี้ การศึกษาในอนาคตจะช่วยเราให้เข้าใจไม่เพียงแค่เกี่ยวกับโครงสร้างชั้นบรรยากาศได้มากขึ้น แต่เกี่ยวกับ WASP-127b เองซึ่งก็กำลังพิสูจน์ตัวว่าเป็นสถานที่ที่น่าทึ่ง

     ด้วยหนึ่งรอบการโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ที่เกิดขึ้นทุกๆ 4 วัน WASP-127b จึงได้รับรังสีมากกว่าโลก 600 เท่า และเผชิญกับอุณหภูมิที่สูงถึง 1100 องศาเซลเซียส นี่ทำให้ดาวเคราะห์พองบวมออกจนมีรัศมี 1.3 เท่าดาวพฤหัสฯ โดยมีมวลเพียงหนึ่งในห้าดาวพฤหัสฯ เท่านั้น ทำให้มันเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่หนาแน่นน้อยที่สุด หรือปุกปุยมากที่สุดดวงหนึ่งเท่าที่เคยพบ ธรรมชาติที่แผ่ขยายใหญ่ของดาวเคราะห์นอกระบบที่ปุกปุยทำให้สำรวจพวกมันได้ง่ายขึ้น และ WASP-127b จึงเป็นดาวเคราะห์ในอุดมคติสำหรับนักวิจัยที่ทำงานกับการแจกแจงคุณลักษณะชั้นบรรยากาศ

     การสำรวจของทีมด้วย ESPRESSO ยังบอกว่า WASP-127b ไม่เหมือนกับดาวเคราะห์ใดๆ ในระบบของเรา มันไม่เพียงแต่โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ในทิศทางตรงกันข้าม แต่ยังอยู่ในระนาบที่ไม่ใช่ศูนย์สูตรด้วย การเรียงตัวลักษณะดังกล่าวเป็นสิ่งที่ไม่คาดคิดสำหรับเสาร์ร้อนในระบบดาวที่เก่าแก่ และอาจจะเกิดจากดาวข้างเคียงที่ยังไม่ถูกพบ Allart กล่าว คุณลักษณะอันเป็นอัตลักษณ์ทั้งหมดเหล่านี้ทำให้ WASP-127b จะเป็นดาวเคราะห์ที่ถูกศึกษาอย่างเข้มข้นในอนาคต งานวิจัยเผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics

 

แหล่งข่าว spaceref.com : cloud spotting on a distant exoplanet
                sciencealert.com : astronomers have made an unprecedented detection of clouds on a far-off exoplanet