Proxima d: ดาวเคราะห์ดวงใหม่ในระบบที่ใกล้ที่สุด

 

ภาพจากศิลปินแสดง Proxima d ดาวเคราะห์ดวงใหม่ที่พบรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด Proxima Centauri ด้วยมวลขั้นต่ำหนึ่งในสี่ของโลก มันน่าจะเป็นหิน 

    ทีมนักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ของหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) ในชิลี ได้พบหลักฐานดาวเคราะห์อีกดวงที่โคจรรอบพรอกซิมา เซนทอไร(Proxima Centauri) ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรามากที่สุด ว่าที่ดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นดวงที่สามที่พบในระบบแห่งนี้ และเป็นดวงที่เบาที่สุดเท่าที่เคยพบรอบดาวฤกษ์นี้ ด้วยมวลเพียงหนึ่งในสี่ของโลก ดาวเคราะห์นี้จึงเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบที่เบาที่สุดเท่าที่เคยพบด้วย

     Joao Faria นักวิจัยที่สถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อวกาศ(IA) มหาวิทยาลัยปอร์ตู ในปอร์ตุเกส และผู้เขียนนำการศึกษาซึ่งเผยแพร่ออนไลน์วันที่ 10 กุมภาพันธ์ใน Astronomy & Astrophysics กล่าวว่า การค้นพบนี้แสดงว่าดาวเพื่อนบ้านที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด ดูเหมือนจะแออัดไปด้วยพิภพใหม่ๆ ที่น่าสนใจ ซึ่งอยู่ในวิสัยที่จะทำการศึกษาและค้นพบต่อๆ ไปในอนาคต พรอกซิมา เซนทอไร เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด อยู่ห่างออกไปเพียง 4.2 ปีแสงเท่านั้น

     ดาวเคราะห์ที่เพิ่งพบใหม่ มีชื่อว่า Proxima d โคจรรอบ พรอกซิมา เซนทอไร ที่ระยะทางประมาณ 4 ล้านกิโลเมตร ไม่ถึงหนึ่งในสิบระยะทางโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์ มันโคจรอยู่ระหว่างดาวฤกษ์กับเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ซึ่งเป็นพื้นที่รอบดาวฤกษ์ดวงหนึ่งๆ ที่จะมีน้ำของเหลวอยู่บนพื้นผิวดาวเคราะห์ได้ และใช้เวลาเพียง 5 วันเพื่อโคจรครบรอบดาวฤกษ์ พรอกซิมา เซนทอไร

ภาพมุมกว้างแสดงระบบดาว อัลฟา เซนทอไร ซึ่งเป็นระบบไตรดารา(triple system) ประกอบด้วย ดาวฤกษ์คู่ Alpha Centauri A B ซึ่งมีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ และดาวฤกษ์ชนิดแคระแดง Alpha Centauri C หรือ Proxima Centauri ซึ่งโคจรรอบดาวคู่ห่างออกมา พรอกซิมา เซน อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ มากกว่า Alpha Cen AB ด้วยระยะทาง 4.24 ปีแสง(Alpha Centauri AB 4.37 ปีแสง)   

      เป็นที่ทราบกันแล้วว่ารอบดาวฤกษ์นี้ มีดาวเคราะห์อีก 2 ดวงคือ Proxima b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีมวลใกล้เคียงกับโลก และโคจรรอบดาวฤกษ์ทุกๆ 11 วัน ในเขตเอื้ออาศัยได้ และว่าที่ดาวเคราะห์ Proxima c มวลอย่างน้อย 6 เท่าโลกซึ่งอยู่ในวงโคจร 5 ปีรอบดาวฤกษ์แม่

     Proxima b ถูกพบในปี 2016 โดยใช้เครื่องมือ HARPS บนกล้องโทรทรรศน์ขนาด 3.6 เมตรของ ESO การค้นพบได้รับการยืนยันในปี 2020 เมื่อนักวิทยาศาสตร์สำรวจระบบพรอกซิมา เซน ด้วย ESPRESSO เครื่องมือใหม่บน VLT ซึ่งมีความแม่นยำสูงกว่า และการสำรวจติดตามผลจาก VLT เมื่อเร็วๆ นี้ที่นักดาราศาสตร์ได้พบร่องรอยแรกแสดงสัญญาณวัตถุที่มีวงโคจร 5 วัน เนื่องจากสัญญาณนี้อ่อนมากๆ ทีมจึงต้องทำการสำรวจติดตามผลด้วย ESPRESSO เพื่อยืนยันว่าเกิดขึ้นเนื่องจากดาวเคราะห์จริงๆ และไม่ได้เป็นผลจากความแปรผันในตัวดาวฤกษ์เอง

      หลังจากทำการสำรวจใหม่ๆ เราก็สามารถยืนยันว่าสัญญาณนี้เป็นว่าที่ดาวเคราะห์ดวงใหม่ Faria กล่าว ผมตื่นเต้นจากความท้าทายที่ตรวจจับสัญญาณขนาดเล็กอย่างนี้ได้ และเมื่อทำได้ ก็ได้พบดาวเคราะห์นอกระบบอีกดวงที่อยู่ใกล้โลกอย่างมาก Faria และเพื่อนร่วมงานบอกว่า Proxima d น่าจะร้อนเกินกว่าจะมีชีวิตอยู่บนพื้นผิวได้ ถ้าดาวเคราะห์มีจริง

ภาพจากศิลปินแสดงภาพ Proxima d ในระยะใกล้ เชื่อว่าดาวเคราะห์เป็นหินและมีมวลอย่างน้อยหนึ่งในสี่ของโลก ในภาพยังเห็นดาวเคราะห์สองดวงที่พบก่อนหน้านี้ในระบบพรอกซิมา เซนทอไร ด้วย Proxima b เป็นดาวเคราะห์ซึ่งมีมวลใกล้เคียงกับโลกโคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยคาบ 11 วันในเขตเอื้ออาศัยได้ และว่าที่ดาวเคราะห์ Proxima c อยู่ในวงโคจร 5.2 ปี

     ด้วยมวลเพียงหนึ่งในสี่มวลโลก Proxima d เป็นดาวเคราะห์ที่เบาที่สุดเท่าที่เคยตรวจสอบโดยใช้เทคนิคความเร็วแนวสายตา(radial velocity) แซงดาวเคราะห์นอกระบบดวงหนึ่งที่เพิ่งพบในระบบดาวเคราะห์ L98-59 เทคนิคนี้เก็บเกี่ยวการส่าย(wobble) เล็กจิ๋วในการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ซึ่งเกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ในวงโคจร ผลจากแรงโน้มถ่วงของ Proxima d นั้นน้อยมากๆ จนมันเป็นสาเหตุให้ พรอกซิมา เซนทอไร ขยับขึ้นหน้าและถอยหลังราว 40 เซนติเมตรต่อวินาที(1.44 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) เมื่อเทียบกับ 51 Pegasi b ดาวเคราะห์ชนิดพฤหัสร้อน(hot Jupiter) ซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์ครบรอบทุก 4 วัน ทำให้ดาวฤกษ์แม่เกิดการส่ายได้ถึง 70 เมตรต่อวินาที  

      ความสำเร็จนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งยวด Pedro Figueira นักวิทยาศาสตร์เครื่องมือ ESPRESSO ที่ ESO ในชิลี กล่าว มันได้แสดงว่าเทคนิคความเร็วแนวสายตานั้นมีศักยภาพในการเผยตัวตนประชากรดาวเคราะห์เบาอย่างดาวเคราะห์ของเราเอง ซึ่งคาดกันว่าจะพบได้มากที่สุดในกาแลคซีทางช้างเผือก และอาจจะมีชีวิตแบบที่เรารู้จักอาศัยอยู่ Faria กล่าวเสริมว่า ผลสรุปนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ESPRESSO นั้นมีความสามารถจะสร้างความประหลาดใจให้แก่เราว่ามันจะพบอะไรในอนาคต

     ESPRESSO ใช้แสงที่มาจากกล้องโทรทรรศน์หน่วยทั้งสี่ของ VLT ซึ่งแต่ละตัวมีขนาด 8.2 เมตร เพื่อแยกออกเป็นสเปคตรัม ผลที่ได้จะมีความละเอียดที่สูงมาก ซึ่งนอกเหนือจากจะตรวจจับการขยับในเส้นสเปคตรัมเมื่อดาวฤกษ์ส่ายเข้าและออกจากโลก สเปคโตรกราฟยังตรวจจับเส้นเปล่งคลื่นซึ่งบ่งชี้ถึงกิจกรรมของดาวฤกษ์ ในช่วงเวลาที่มีสัญญาณจากว่าที่ดาวเคราะห์ ก็ไม่มีข้อบ่งชี้ถึงกิจกรรมใดๆ บนดาวฤกษ์นี้

วงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบพรอกซิมา เซนทอไร credit: wikipedia.org 

     เนื่องจากมันเป็นวัตถุที่สำคัญ(ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุด) Guilem Anglada-Escude จากสถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศ สเปน ซึ่งนำทีมค้นพบ Proxima b แต่ผมอยากให้ดูว่าการมีดาวเคราะห์แบบนี้ไม่ใช่เรื่องที่อัศจรรย์ แต่การค้นพบที่สวยงาม  

     เนื่องจากเราไม่ทราบมุมที่มันกำลังโคจรรอบพรอกซิมา เซน ทีมของ Faria จึงได้แค่ประเมิน “มวลขั้นต่ำสุด” ของดาวเคราะห์ ที่อย่างน้อยหนึ่งในสี่มวลโลกหรือราวสองเท่ามวลดาวอังคาร ในขณะที่พรอกซิมา เซน ก็ไม่เหมือนกับดวงอาทิตย์ มันเป็นดาวฤกษ์แคระแดงสลัวที่สว่างเพียง 0.2% ของดวงอาทิตย์ ดังนั้นดาวเคราะห์ใหม่จึงไม่ได้ร้อนเกรียมเหมือนกับดาวพุธ อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเราจะสันนิษฐานว่ามันเป็นก้อนหินสูญญากาศ ซึ่งไม่มีชั้นบรรยากาศเพื่อเก็บกักความร้อน มันก็น่าจะมีอุณหภูมิสมดุลที่ 365 เคลวิน หรือ 92 องศาเซลเซียส ใกล้เคียงกับจุดเดือดของน้ำ

     แล้วสำหรับ Proxima c ล่ะ ซึ่งยังเป็นว่าที่ดาวเคราะห์แม้ว่าจะถูกพบเป็นดวงที่สอง ก็เพราะมันอยู่ห่างจากพรอกซิมา เซน ออกมา และใช้เวลา 5 ปีกว่าเพื่อโคจรครบรอบ ข้อมูลจาก ESPRESSO ที่รวบรวมได้ครอบคลุมเพียงครึ่งทางโคจร ดังนั้นจึงไม่สามารถเห็นสัญญาณพิภพห่างไกลออกมานี้ได้ แต่ ESPRESSO ก็ยังคงสำรวจดาวฤกษ์เพื่อนบ้านใกล้ที่สุดของเราต่อไป

 

แหล่งข่าว eso.org : new planet detected around star closest to the Sun
                space.com : possible 3^rd planet spotted around Proxima Centauri, the Sun’s nearest neighbor star
               skyandtelescope.com : new planet discovered around Proxima Centauri, star nearest the Sun