ใช้วิธีการส่ายตรวจจับดาวเคราะห์แบบทาทูอีน

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ Kepler-16b ซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์คู่

     นักดาราศาสตร์ได้ใช้เทคนิคใหม่เพื่อยืนยันดาวเคราะห์ทาทูอีน(Tatooine) ของจริง ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ในนิยายที่มีดวงอาทิตย์สองดวง เป็นบ้านเกิดของ ลุค สกายวอล์คเกอร์ ในมหากาพย์ สตาร์ วอร์ส

      ดาวเคราะห์ Kepler-16b อยู่ห่างจากโลกออกไปประมาณ 245 ปีแสง เป็นพิภพก๊าซยักษ์ซึ่งมีขนาดพอๆ กับดาวเสาร์ ดาวเคาะห์ดวงนี้ไม่ใช่การค้นพบใหม่เลย นักวิทยาศาสตร์ได้ทราบว่ามีดาวเคราะห์นี้อยู่แล้วตั้งแต่ปี 2011 แต่ในการศึกษาล่าสุด ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติซึ่งนำโดย Amaury Triaud จากมหาวิทยาลัยเบอมิงแฮม ในสหราชอาณาจักร อธิบายว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการปรับใช้เทคนิคใหม่แบบหนึ่งที่ไม่เคยใช้สำรวจดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์คู่ อย่างไร Alexandre Santerne นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมาร์เซย์ ฝรั่งเศส อธิบายว่า Kepler-16b ถูกพบเมื่อสิบปีก่อนโดยดาวเทียมเคปเลอร์ของนาซาโดยใช้วิธีการผ่านหน้า(transit method)  

     David Martin ผู้เขียนร่วมการศึกษาใหม่ และนักวิจัยที่แผนกดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตท กล่าวว่า นี่เป็นการยืนยันว่าวิธีการของเราใช้การได้ และมันก็สร้างโอกาสให้กับเราในการปรับใช้วิธีการนี้เพื่อจำแนกระบบแห่งอื่นๆ ที่คล้ายกันอีก เทคนิคนี้เรียกว่า วิธีการความเร็วแนวสายตา(radial velocity method) ถูกใช้มานานแล้วในทางดาราศาสตร์ ดาวเคราะห์ดวงแรกที่พบรอบดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ดวงหนึ่ง ก็พบโดยวิธีการความเร็วแนวสายตานี้ และยังพบโดยกล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวกันที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการศึกษาใหม่

     วิธีการความเร็วแนวสายตาเกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์สเปคตรัมแสงที่มาจากดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์รวบรวมข้อมูลสเปคตรัมผ่านกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ในกรณีนี้ จากกล้องโทรทรรศน์ในฝรั่งเศสที่หอสังเกตการณ์โปรวองซ์ ข้อมูลกราฟสเปคตรัมจะเป็นเส้น แต่เส้นจะมีการส่าย(wobble) เมื่อดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์สองดวง สร้างเส้นหยักในสเปคตรัมแสง การส่ายบ่งชี้ว่ามีดาวเคราะห์ดวงหนึ่งอยู่ที่นั้น และนักดาราศาสตร์ก็สามารถใช้มันเพื่อหาข้อมูลอื่นๆ เกี่ยวกับดาวเคราะห์ได้ รวมถึงมวล

Radial Velocity method

     การตรวจสอบความเร็วแนวสายตานั้น Martin บอกว่า เป็นเครื่องมือที่ดีที่สุดชิ้นหนึ่งที่นักดาราศาสตร์ใช้เพื่อจำแนกดาวเคราะห์นอกระบบ แต่จนกระทั่งการศึกษางานนี้ นักดาราศาสตร์ก็ไม่เคยใช้มันเพื่อหาดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบดาวฤกษ์สองดวง การศึกษาเผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

     ในอดีต ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์สองดวง(circumbinary planets) ถูกพบโดยการจับตาดูเมื่อดาวฤกษ์ดวงหนึ่งผ่านหน้าอีกดวง ด้วยวิธีการผ่านหน้าได้จำแนกดาวเคราะห์ชนิดนี้ 14 ดวง ซึ่งรวมถึง Kepler-16b ดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่ดวงแรกที่ได้รับการยืนยันอธิบายในรายงานปี 2011 แล้วดวงอื่นๆ ก็ตามมา แต่จนกระทั่งรายงานนี้ ก็ไม่เคยมีใครพบโดยใช้วิธีการความเร็วแนวสายตา

      สิ่งที่ต้องเจอก็คือ การมีสเปคตรัมสองชุดจากดาวฤกษ์สองดวง ทำให้มันเป็นเรื่องที่ยุ่งยาก และก็มันไม่แม่นยำมากพอที่จะเห็นการส่ายอันเกิดจากดาวเคราะห์ได้ Martin กล่าว และเราข้ามอุปสรรคนี้ได้โดยทำการสำรวจระบบที่มีดาวสองดวงที่โคจรรอบกันและกัน โดยดาวดวงหนึ่งใหญ่ และอีกดวงค่อนข้างเล็ก การสำรวจซึ่งเรียกว่า BEBOP(Binaries Escorted by Orbitting Planets) ตั้งขึ้นเพื่อสำรวจหาดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่ เป็นการเฉพาะ

      ดาวฤกษ์แม่ดวงหนึ่งของ Kepler-16b มีมวลสองในสามของดวงอาทิตย์ และอีกดวงมีมวลราว 20% ดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์จับตาดูระบบนี้มาตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2016 การตรวจสอบใหม่ได้แสดงว่า Kepler-16b มีมวลราวหนึ่งในสามของดาวพฤหัสฯ สอดคล้องกับการประเมินก่อนหน้านี้  

     Martin กล่าวว่า การพิสูจน์ว่าการตรวจสอบความเร็วแนวสายตาจะสามารถจำแนกดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่ได้จะเปิดประตูสู่เทคนิคที่ปรับใช้ได้กว้างขึ้น นี่เป็นสิ่งที่สำคัญต่อนักดาราศาสตร์ด้วยเหตุผลหลายประการ แต่เหตุผลข้อใหญ่ก็คือ ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์คู่ดูจะปรากฏในระยะทางที่ทำให้มันน่าจะมีศักยภาพดีสำหรับการมีสิ่งมีชีวิตอยู่ ดาวเคราะห์เหล่านี้มักจะถูกพบในเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ที่ระยะทางจากดาวฤกษ์ที่คาดว่าจะมีน้ำของเหลวอยู่ Martin กล่าว

      Kepler-16b เป็นพิภพก๊าซ ไม่น่าจะเป็นว่าที่สถานที่ที่จะพบสิ่งมีชีวิตได้ Martin กล่าว แต่ด้วยการใช้วิธีการความเร็วแนวสายตาน่าจะช่วยนักดาราศาสตร์ให้ค้นหาดาวเคราะห์คล้ายกันอื่นๆ ได้

     ดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่น่าจะช่วยเราให้บอกได้ว่าพิภพรอบดาวฤกษ์คู่ก่อตัวได้อย่างไร ซึ่งเป็นสิ่งที่ยากที่จะอธิบายด้วยแบบจำลองการก่อตัวดาวเคราะห์ที่มีในปัจจุบัน รอบๆ ดาวฤกษ์เดี่ยว ดิสก์ฝุ่นและก๊าซที่เรียกว่า ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์(protoplanetary disk) ซึ่งเป็นสิ่งที่เหลือจากการก่อตัวดาวฤกษ์เอง จะเกาะกลุ่มกันเพื่อก่อตัวดาวเคราะห์ แต่ด้วยการใช้แบบจำลองมาตรฐานนี้มันยากที่จะเข้าใจว่าดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่มีได้อย่างไร นั้นเป็นเพราะการมีอยู่ของดาวฤกษ์สองดวงจะรบกวนดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ และนี่จะป้องกันไม่ให้ฝุ่นเกาะตัวกันกลายเป็นดาวเคราะห์ ในกระบวนการที่เรียกว่า การสะสมมวล(accretion) Triaud อธิบาย

     ดาวเคราะห์น่าจะก่อตัวขึ้นไกลจากดาวฤกษ์คู่ ในที่ที่อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของพวกมันอ่อนแอกว่า และจากนั้นก็ขยับเข้ามาในกระบวนการที่เรียกว่า การอพยพจากการผลักดันของดิสก์(disk-driven migration) หรือ เราอาจจะต้องปรับแต่งความเข้าใจกระบวนการสะสมมวลสารดาวเคราะห์เสียใหม่

แบบจำลองการก่อตัวดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่ เสนอว่า ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นไกลออกมา ในที่ที่อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์คู่มีไม่มาก จากนั้นก็อพยพเข้าไป 

      ข้อมูลรายละเอียดที่มากขึ้นเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบรอบดาวฤกษ์คู่(หรือแม้กระทั่งไตรดารา-circumtrinary) น่าจะช่วยนักดาราศาสตร์ให้ไขปัญหานี้ได้ ทีมหวังว่างานของพวกเขาจะเปิดหนทางสู่การตรวจสอบในอนาคต และแม้แต่การค้นพบพิภพรอบดาวฤกษ์คู่ใหม่ๆ ได้

 

แหล่งข่าว scitechdaily.com : astronomers identify real-life planet with two Suns – like “Tatooine” from Star Wars
               sciencealert.com : for the first time, a Tatooine-like planet has been detected via a wobbling star