ดาวเคราะห์ที่น่าจะมีในระบบดาวที่อยู่ใกล้ที่สุด

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบดาวคู่

     เรายังคงไม่ทราบว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด ระบบคู่อัลฟา เซนทอไร นั้นมีดาวเคราะห์ที่คล้ายกับโลกหรือไม่ อย่างไรก็ตาม ต้องขอบคุณงานทำแบบจำลองอันใหม่ ขณะนี้เรามีภาพในใจว่าดาวเคราะห์ถ้ามีอยู่ น่าจะมีสภาพอย่างไร และมันจะพัฒนาได้อย่างไร

     การศึกษาใหม่ที่นำโดย Haiyang Wang นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จาก สถาบันเทคโนโลจีกลางแห่งสหพันธรัฐสวิสในซือริค
(ETH Zurich) ในสวิตเซอร์แลนด์ ได้ศึกษาเคมีของดาวสองดวงในระบบอัลฟา เซนทอไร(Alpha Centauri) คือ ริจิล เคนทอรัส(Rigil Kentaurus) และโทลิแมน(Toliman) และใช้มันเพื่อประเมินองค์ประกอบเคมีของพิภพหินในทางทฤษฎีในเขตเอื้ออาศัยได้ของระบบดาวคู่นี้

     เราได้นำเสนอการวิเคราะห์องค์ประกอบโดยรวมของดาวเคราะห์, ภายใน และชั้นบรรยากาศ(ช่วงต้น) ของดาวเคราะห์จำลองขนาดพอๆ กับโลกในเขตเอื้ออาศัยได้ของ Alpha Centauri AB นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน การวิเคราะห์รายละเอียดได้ให้หนทางเข้าถึงสิ่งที่เราอาจจะคาดไว้สำหรับดาวเคราะห์ขนาดพอๆ กับโลกในเขตเอื้ออาศัยได้ในละแวกเพื่อนบ้านดวงอาทิตย์

ระบบไตรดารา(triple system) Alpha Centauri ประกอบด้วย ดาวฤกษ์คู่ Alpha Centauri A และ B ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ชนิดเดียวกับดวงอาทิตย์ และมีดาวฤกษ์มวลต่ำที่เรียกว่า ดาวแคระแดงอีกดวง Alpha Centauri C โคจรห่างออกมา ระบบแห่งนี้อยู่ห่างออกไป 4.3 ปีแสง ในขณะที่ Alpha Cen C กลับอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า ที่ 4.24 ปีแสงเท่านั้น มันจึงมีอีกชื่อว่า Proxima Centauri 

     คุณลักษณะเหล่านี้ของดาวเคราะห์หินนอกระบบมีความสำคัญอย่างยิ่งในความเข้าใจวิวัฒนาการและความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ในระยะยาวของพวกมัน เราทราบจากการสำรวจวัตถุหินในระบบของเราและระบบดาวเคราะห์อื่นว่า องค์ประกอบแร่ธาตุของพิภพหินนั้นสะท้อนออกมากับดาวต้นสังกัดของพวกมัน

     เนื่องจาก Alpha Cen AB นั้นอยู่ใกล้กันมาก เราจึงมีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับองค์ประกอบเคมีของมันจากสเปคตรัม เมื่อธาตุที่แตกต่างกันในดาวดูดกลืนและเปล่งแสงออกมาอีก ก็จะสร้างรายละเอียดที่มืด(ดูดกลืน) และสว่าง(เปล่งคลื่น) ในสเปคตรัมแสงที่มากระทบกล้องโทรทรรศน์ รายละเอียดเหล่านี้สามารถใช้เพื่อบอกองค์ประกอบเคมี เราทราบว่าการวิเคราะห์สเปคตรัมว่าธาตุประกอบหิน อย่างเช่น มักนีเซียม, ซิลิกอน และเหล็ก มีอยู่ในริจิล เคนทอรัส และโทลิแมน เช่นเดียวกับธาตุระเหยง่ายอย่างเช่น คาร์บอนและออกซิเจน

     การวิเคราะห์สเปคตรัมยังเผยคร่าวๆ ว่ามีแต่ละธาตุอยู่ที่ดาวเหล่านั้นมากน้อยแค่ไหน ซึ่งมีประโยชน์ในการคำนวณต่อไปถึงพิภพหินในทางทฤษฎีในเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ซึ่งเป็นระยะทางที่เหมาะสมจากดาวฤกษ์แม่ที่ไม่ร้อนหรือเย็นเกินไป เพื่อที่จะมีน้ำของเหลวบนพื้นผิวดาวเคราะห์ได้

ภาพจาก VLT แสดงระบบ อัลฟา เซนทอไร ซึ่ง Alpha Cen AB ปรากฏเป็นดาวฤกษ์เดี่ยว ไม่สามารถแยกจากกันได้ 

     นักวิจัยเรียกพิภพในทางทฤษฎีนี้ว่า อัลฟาเซนเอิร์ธ(α-Cen-Earth) และตรวจสอบพบว่ามันน่าจะมีองค์ประกอบแร่ธาตุและโครงสร้างที่คล้ายกับโลกอย่างมาก ซึ่งรวมทั้งแมนเทิลหิน, ที่มีความสามารถอุ้มน้ำคล้ายกับแมนเทิลของโลก อุดมไปด้วยแร่ธาตุซิลิเกต แต่ก็ยังมีแร่ธาตุที่มีคาร์บอนเกาะเช่น เพชร และกราไฟต์ อยู่ในสัดส่วนที่พอประมาณ

     ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้อาจจะมีแกนกลางเหล็กที่ใหญ่กว่าแกนกลางโลกเล็กน้อย แต่มีกิจกรรมทางธรณีวิทยาที่น้อยกว่า และบางทีอาจไม่มีการแปรสัณฐานแผ่นเปลือก(plate tectonics) เลย ซึ่งน่าจะทำให้มันคล้ายกับดาวศุกร์มากกว่า ซึ่งนี่จะส่งผลต่อศักยภาพความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ ของมัน โดยรวมแล้ว ก็ยังดูดี แต่เนื่องจากยากมากๆ ที่จะบอกถึงชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบโดยมีพื้นฐานจากองค์ประกอบดาวฤกษ์ได้ เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างสองอย่างนี้ ไม่ได้แนบแน่นในกรณีของธาตุทีระเหยง่าย

     อย่างไรก็ตาม Wang ได้ใช้เวลาในช่วงไม่กี่ปีหลังนี้เพื่อพัฒนาและปรับปรุงแบบจำลองเชิงปริมาณที่เชื่อมโยงองค์ประกอบของดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ เข้ากับองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบของพวกมัน ทั้งกรณีธาตุที่ทนไฟ(refractory element) และธาตุระเหยง่าย นี่ช่วยให้ทีมได้สร้างชั้นบรรยากาศของอัลฟาเซนเอิร์ธ น่าสนใจที่ในช่วงปีแรกๆ ของดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้ มันน่าจะมีชั้นบรรยากาศที่คล้ายกับโลกยุคต้นอย่างมาก ในบรมยุคอาร์เคียน(Archaeon eon; 4 ถึง 2.5 พันล้านปีก่อน) ที่ชีวิตเริ่มอุบัติขึ้น จากการคำนวณของทีม ชั้นบรรยากาศโบราณนี้น่าจะอุดมไปด้วยมีเธน, คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำ

ภาพจากศิลปินแสดงสภาพของโลกในช่วงบรมยุคอาร์เคียน ซึ่งเป็นช่วงเวลาเมื่อโลกเริ่มมีแผ่นดินและกลายเป็นทวีป, แต่โลกก็ยังร้อนที่ภายในทั้งจากความร้อนที่เหลือจากการก่อตัว และการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เกิดการปะทุภูเขาไฟเป็นปกติ ชั้นบรรยากาศในช่วงนี้ยังไม่พบออกซิเจน จนกว่าจะมีสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงอุบัติขึ้น 

     ถ้าพิภพลักษณะนี้มีอยู่จริง มันก็น่าจะให้เงื่อนงำสู่อนาคตของโลก Alpha Centauri AB นั้นมีอายุมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราราว 1.5 ถึง 2 พันล้านปี ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์นอกระบบใดๆ ที่สังกัดกับ ริจิล เคนทอรัส และโทลิแมน ก็น่าจะเก่าแก่มากกว่าด้วยเช่นกัน และเราก็กำลังอยู่ในสถานการณ์ที่จะค้นพบพิภพทฤษฎีเช่นนี้ได้ในไม่ช้า

     วิธีการและเทคโนโลจีการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบของเรากำลังมีความไวมากขึ้นเรื่อยๆ ในไม่ช้า นักดาราศาสตร์จะสามารถตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบที่มีขนาดเล็กลงซึ่งอยู่ห่างไกลจากดาวฤกษ์ของพวกมัน(ในระยะทางเท่าโลก) และหนีรอดการตรวจจับมานาน

     ในมุมมองของเรา ริจิล เคน และโทลิแมน จะอยู่ห่างจากกันและกันมากขึ้นในวงโคจรของพวกมัน นับตั้งแต่ปีนี้ ระยะห่างซึ่งจะคงอยู่จนกระทั่งราวปี 2035 หมายความว่าแสงจากดาวก็น่าจะรบกวนการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบน้อยลง นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบร่องรอยดาวเคราะห์นอกระบบขนาดค่อนข้างเล็กดวงหนึ่ง(3.3 ถึง 7 เท่าขนาดโลก) โคจรรอบ ริจิล เคนทอรัส แล้ว เรากำลังเฝ้ารอที่จะได้เห็นว่าจะมีอะไรรออยู่รอบดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้มากที่สุดอีก งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Astrophysical Journal

ภาพจากศิลปินแสดงมุมมองในระยะประชิดของ Proxima d ว่าที่ดาวเคราะห์ที่เพิ่งพบรอบดาวฤกษ์แคระแดง Proxima Centauri ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรามากที่สุด เชื่อกันว่าดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นหินและมีมวลราวหนึ่งในสี่ของโลก ว่าที่ดาวเคราะห์อีกสองดวงที่พบว่าโคจรรอบพรอกซิมา เซนทอไร ก็เห็นได้ในภาพนี้เช่นกัน Proxima b ดาวเคราะห์ที่มีมวลพอๆ กับโลกในวงโคจรที่มีคาบ 11 วันแลอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้ และว่าที่ดาวเคราะห์นอกระบบ Proxima c ซึ่งอยู่ในวงโคจร 5 ปี

แหล่งข่าว sciencealert.com : what if there’s an Earth-like planet at one of our closest stars?
                phys.org : imagining an Earthly neighbor
                space.com : what would an alien “Earth” look like around the star next door?

 

หมายเหตุ ระบบดาว อัลฟา เซนทอไร นอกจากจะประกอบด้วย ดาวคู่ Alpha CentauriAB แล้ว ยังมีดาวดวงที่สามที่โคจรห่างออกมา Alpha Centauri C ซึ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวคู่ ที่ระยะทาง 4.24 ปีแสง มันจึงมีอีกชื่อว่า Proxima Centauri เป็นดาวฤกษ์แคระแดง ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่พบได้มากที่สุดในระบบสุริยะ รอบพรอกซิมา พบว่าที่ดาวเคราะห์นอกระบบแล้ว 3 ดวง