ดาวเคราะห์พเนจรกลุ่มใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบ

 

ภาพจากศิลปินแสดงตัวอย่างของดาวเคราะห์พเนจรดวงหนึ่งที่ตรวจพบในพื้นที่รอบ Rho Ophiuchi ซึ่งการสำรวจงานใหม่เพิ่งค้นพบวัตถุเหล่านี้อย่างน้อย 70 ดวงที่มีมวลพอๆ กับดาวพฤหัสฯ ในระบบสุริยะของเรา แต่ไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ใด แต่กลับเพ่นพล่านอย่างเป็นอิสระไปในกาแลคซี

     ดาวเคราะห์พเนจร(rogue planets) เป็นวัตถุฟากฟ้าที่มองไม่เห็นซึ่งมีมวลพอๆ กับดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา เพียงแต่ไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ใดๆ แต่กลับเพ่นพล่านอย่างเป็นอิสระด้วยตัวมันเอง ที่ผ่านมาเราไม่พบมากนัก แต่ล่าสุด ทีมนักดาราศาสตร์ที่ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ของหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) หลายที่ และที่อื่นๆ เพิ่งพบดาวเคราะห์พเนจรอย่างน้อย 70 ดวงในกาแลคซีของเรา นี่เป็นนักพเนจรกลุ่มใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมา เป็นก้าวย่างสำคัญสู่ความเข้าใจกำเนิดและรายละเอียดของนักเดินทางเร่ร่อนปริศนาในกาแลคซีเหล่านี้

      เราไม่รู้จะคาดหวังว่าจะพบมากน้อยแค่ไหน แต่ก็ตื่นเต้นที่ได้พบจำนวนมากอย่างนี้ Nuria Miret-Roig นักดาราศาสตร์ที่ห้องทดลองดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งบอร์โดซ์ ที่มหาวิทยาลัยบอร์โดซ์ในฝรั่งเศส และมหาวิทยาลัยแห่งเวียนนา ออสเตรีย และผู้เขียนคนแรกในการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Nature Astronomy

     ดาวเคราะห์พเนจร อยู่ห่างไกลจากดาวฤกษ์ใดๆ ที่จะทำให้พวกมันสะท้อนแสงโดยปกติจึงเป็นไปไม่ได้เลยที่จะถ่ายภาพพวกมัน การค้นพบดาวเคราะห์พเนจรก่อนหน้านี้ทำโดยการสำรวจเลนส์ความโน้มถ่วงแบบจุลภาค(microlensing) ซึ่งนักดาราศาสตร์มองหาการเรียงตัวโดยบังเอิญซึ่งเกิดเป็นเวลาสั้นๆ ระหว่างดาวเคราะห์นอกระบบกับดาวฤกษ์ที่พื้นหลัง และขยายแสงของดาวพื้นหลัง อย่างไรก็ตาม เลนส์แบบจุลภาคเกิดขึ้นได้เพียงครั้งเดียวซึ่งหมายความว่าเป็นไปไม่ได้เลยที่จะมีการสำรวจติดตามผล

การใช้เลนส์ความโน้มถ่วงแบบจุลภาคเพื่อตรวจหาดาวเคราะห์ ในกรณีดาวเคราะห์พเนจร กราฟแสงจะเป็นดังภาพขวาสุด 

     อย่างไรก็ตาม Miret-Roig และทีมได้ใช้ข้อได้เปรียบจากความจริงที่ว่า ในช่วงไม่กี่ล้านปีหลังจากที่วัตถุเหล่านี้ก่อตัวขึ้น ดาวเคราะห์จะยังคงร้อนมากพอที่จะสว่างทำให้ตรวจจับพวกมันได้โดยตรง ด้วยกล้องที่มีความไวบนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ พวกเขาได้พบดาวเคราะห์พเนจรใหม่อย่างน้อย 70 ดวง(หรืออาจจะมากถึง 170 ดวง) ที่มีมวลใกล้เคียงกับดาวพฤหัสฯ ในพื้นที่ก่อตัวดาวฤกษ์แห่งหนึ่งที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ของเรา(Upper Scorpius OB stellar association) ในกลุ่มดาวแมงป่อง(Scorpius) และคนแบกงู(Ophiuchus)

      เพื่อที่จะพบดาวเคราะห์พเนจรมากมายอย่างนี้ ทีมใช้ข้อมูลการสำรวจที่รวมแล้ว 20 ปีจากกล้องโทรทรรศน์จำนวนหนึ่งทั้งภาคพื้นดินและในอวกาศ เราตรวจสอบการขยับอย่างน้อยนิด, สีและกำลังสว่าง(luminosity) ของแหล่งแสงหลายสิบล้านแหล่งในพื้นที่กว้างแห่งหนึ่งบนท้องฟ้า Miret-Roig อธิบาย การตรวจสอบเหล่านี้ช่วยให้เราได้จำแนกวัตถุที่สลัวที่สุดในพื้นที่เหล่านั้นอย่างระมัดระวัง ซึ่งเป็นดาวเคราะห์พเนจร

     ทีมใช้การสำรวจจาก VLT(Very Large Telescope), VISTA(Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), VST(VLT Survey Telescope) และ MPG/ESO ขนาด 2.2 เมตร ในชิลี พร้อมกับกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ Herve Bouy นักดาราศาสตร์ที่ห้องทดลองดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งบอร์โดซ์ ฝรั่งเศส และผู้นำโครงการงานวิจัยใหม่นี้ อธิบายว่า ข้อมูลส่วนใหญ่ของเรามาจากหอสังเกตการณ์ของ ESO เอง ซึ่งมีความจำเป็นอย่างขาดไม่ได้ในการศึกษานี้ มุมการมองที่กว้างและความไวที่เป็นอัตลักษณ์ของพวกมัน เป็นกุญแจสู่ความสำเร็จของทีม เราใช้ภาพมุมกว้างหลายสิบล้านภาพจากกล้องของ ESO เทียบเท่ากับเวลาในการสำรวจหลายร้อยชั่วโมง และมีข้อมูลหลายสิบเทร่าไบต์

ภาพแสดงพื้นที่ส่วนเล็กๆ แห่งหนึ่งบนท้องฟ้าในทิศทางพื้นที่ระหว่างกลุ่มดาวแมงป่อง(Scorpius) ส่วนบน กับคนแบกงู(Ophiuchus) ซูมเข้าสู่ดาวเคราะห์พเนจรที่เพิ่งพบใหม่ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ใดหากแต่เดินทางอย่างเป็นอิสระ ดาวเคราะห์พเนจรเป็นจุดสีแดงจิ๋วที่ใจกลางภาพนี้

     ดาวเคราะห์พเนจรที่พบใน Upper Scorpius OB association ซึ่งอยู่ห่างออกไป 420 ปีแสงจากโลก พื้นที่นี้ประกอบด้วยเนบิวลาที่โด่งดังหลายแห่ง ซึ่งรวมถึง Rho Ophiuchi cloud, เนบิวลาท่อ(Pipe Nebula), เนบิวลามืด Barnard 68 และ ถุงถ่านหิน(the Coalsack)  

     ทีมยังใช้ข้อมูลจากดาวเทียมไกอา(Gaia) ขององค์กรอวกาศยุโรป กลายเป็นความสำเร็จครั้งมโหฬารจากการร่วมมือระหว่างกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและในอวกาศ ในการสำรวจและเข้าใจเอกภพของเรา การศึกษาบอกว่าอาจจะมีดาวเคราะห์ที่ไร้ดาวฤกษ์เหล่านี้อีกมากที่เรายังหาไม่เจอ อาจจะมีดาวเคราะห์ยักษ์ที่ล่องลอยเป็นอิสระโดยไม่มีดาวฤกษ์แม่ มากถึงหลายพันล้านดวงในทางช้างเผือก Bouy อธิบาย

     ด้วยการศึกษาดาวเคราะห์พเนจรที่เพิ่งค้นพบใหม่ นักดาราศาสตร์อาจจะได้พบเงื่อนงำว่าวัตถุปริศนาเหล่านี้ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์บางส่วนเชื่อว่าดาวเคราะห์พเนจรสามารถก่อตัวขึ้นจากการยุบตัวของเมฆก๊าซที่เล็กเกินกว่าจะชักนำไปสู่การก่อตัวดาวฤกษ์ได้ หรือไม่ พวกมันก็อาจจะถูกผลักออกจากระบบดาวเคราะห์ต้นกำเนิด เพียงแต่กลไกใดจะเป็นไปได้มากกว่า ก็ยังคงเป็นปริศนาต่อไป แบบจำลองการผลักยังบอกว่าน่าจะมีดาวเคราะห์พเนจรมวลต่ำที่มีขนาดพอๆ กับโลกในจำนวนมากกว่า เนื่องจากดาวเคราะห์พเนจรมวลพอๆ กับดาวพฤหัสฯ นั้นผลักออกมาได้ยากที่สุด ซึ่งหมายความว่า จะมีดาวเคราะห์ที่มีมวลเบากว่าใกล้เคียงกับโลกในจำนวนที่มากกว่า เพ่นพล่านทั่วในกาแลคซี Miret-Roig กล่าว

ภาพแสดงตำแหน่งของสิ่งที่อาจเป็นดาวเคราะห์พเนจร 115 ดวง เน้นด้วยวงกลมสีแดง ที่เพิ่งพบใหม่ จำนวนที่แน่นอนของดาวเคราะห์พเนจรที่ทีมได้พบอยู่ระหว่าง 70 ถึง 170 ดวง ขึ้นอยู่กับการสันนิษฐานอายุพื้นที่ที่ศึกษานี้ ภาพนี้สร้างโดยการสันนิษฐานอายุปานกลางซึ่งเป็นผลให้เกิดว่าที่ดาวเคราะห์ในจำนวนดังกล่าว

     ความก้าวหน้าในเทคโนโลจีในอนาคตน่าจะเป็นกุญแจสำคัญสู่ความเข้าใจปริศนาดาวเคราะห์เร่ร่อนเหล่านี้ ทีมหวังว่าจะได้ศึกษาพวกมันต่อไปในรายละเอียดที่มากขึ้นด้วย ELT(Extremely Large Telescope) กล้องของ ESO ที่กำลังก่อสร้างในทะเลทรายอะตาคามาของชิลี และมีกำหนดเริ่มสำรวจในทศวรรษนี้ Bouy กล่าวว่า วัตถุเหล่านี้สลัวอย่างสุดขั้วและศึกษาได้น้อยมากๆ ด้วยกล้องที่มีในปัจจุบัน ELTจะมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดในการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับดาวเคราะห์พเนจรเกือบทั้งหมดที่เราได้พบนี้

แหล่งข่าว eso.int : ESO telescopes help uncover largest group of rogue planets yet  
                phys.org : largest collection of free-floating planets found in the Milky Way