พบดาวเคราะห์นอกระบบเกินห้าพันดวงแล้ว

 

     เมื่อไม่นานมานี้ เรายังอาศัยอยู่ในเอกภพที่รู้จักดาวเคราะห์เพียงไม่กี่ดวงเท่านั้น ซึ่งทั้งหมดนั้นโคจรรอบดวงอาทิตย์ของเรา แต่การค้นพบใหม่ๆ ตลอดมาได้สร้างหลักชัยใหม่ทางวิทยาศาสตร์ เมื่อมีการยืนยันดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเรามากกว่า 5000 ดวงแล้ว

     ดาวเคราะห์นอกระบบ(exoplanet) ชุดใหม่มาในวันที่ 21 มีนาคม มีจำนวน 65 ดวง เพิ่มในคลังดาวเคราะห์นอกระบบนาซา(NASA Exoplanet Archive) คลังนี้บันทึกการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบที่ผ่านพิชญพิจารณ์(peer-reviewed), รายงานทางวิทยาศาสตร์ และที่ได้รับการยืนยันโดยใช้วิธีการตรวจจับต่างๆ อย่างน้อยสองวิธีการที่แตกต่างกัน หรือโดยเทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูล

     โดยรวมดาวเคราะห์กว่าห้าพันดวงที่พบ(5005 ดวงอย่างเป็นทางการ) มีตั้งแต่ พิภพหินขนาดเล็กที่คล้ายกับโลก, ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่ใหญ่กว่าดาวพฤหัสฯ หลายเท่า และพวก “พฤหัสร้อน”(hot Jupiters) ซึ่งโคจรใกล้ดาวฤกษ์แม่จนร้อนระอุ และยังมีซุปเปอร์เอิร์ธ(super-Earths) ซึ่งน่าจะเป็นพิภพหินที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกของเรา และ มินิเนปจูน(mini-Neptunes) ซึ่งเป็นเนปจูนในขนาดย่อมลงมา รวมกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์สองดวงในทีเดียว(circumbinary planets) และดาวเคราะห์ที่โคจรรอบซากดาวที่ตายแล้วด้วย

ดาวเคราะห์นอกระบบชนิดต่างๆ 

     Jessie Christiansen นักวิทยาศาสตร์นำส่วนคลัง และนักวิทยาศาสตร์วิจัยที่สถาบันวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบนาซา ในคาลเทค กล่าวว่า มันไม่ใช่แค่เรื่องตัวเลข แต่ละดวงต่างก็เป็นพิภพใหม่เอี่ยม ฉันรู้สึกตื่นเต้นกับทุกๆ ดวงเพราะเราไม่ทราบอะไรเกี่ยวกับพวกมันเลย ในจำนวนราวห้าพันดวงที่ยืนยันแล้ว มี 4900 ดวงที่อยู่ภายในระยะทางไม่กี่พันปีแสงจากเรา และคิดถึงความจริงว่าเราอยู่ห่างจากใจกลางทางช้างเผือก 3 หมื่นปีแสง ถ้าคุณคำนวณอัตราจากฟองเล็กๆ รอบเรา ก็หมายความว่าในกาแลคซีของเราน่าจะมีดาวเคราะห์ที่ยังไม่ถูกพบมากถึงหนึ่งถึงสองล้านล้านดวง มันมากมายจนใจสั่น

     การค้นพบซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างคงที่ เริ่มต้นในปี 1992 ด้วยพิภพใหม่ประหลาดที่โคจรรอบดาวที่ประหลาดกว่า มันเป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่งที่เรียกว่า พัลซาร์(pulsar) เป็นซากดาวที่หมุนรอบตัวเร็วมากโดยส่งคลื่นออกมาเป็นจังหวะในระดับมิลลิวินาที การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในช่วงที่สัญญาณมาถึง ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์บอกถึงดาวเคราะห์ในวงโคจรรอบพัลซาร์นี้

     การค้นพบดาวเคราะห์สามดวง(สองดวงในตอนแรก และเพิ่มเติมอีกดวงในเวลาต่อมา) รอบซากดาวที่หมุนรอบตัวเร็วนี้เพียงดวงเดียว ก็เหมือนการเปิดประตูระบายน้ำ Alexander Wolszczan ผู้เขียนนำรายงาน ซึ่งเมื่อ 30 ปีก่อน เผยให้เห็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่ยืนยันว่าอยู่นอกระบบสุริยะของเรา ถ้าคุณสามารถหาดาวเคราะห์รอบดาวนิวตรอนได้ ดาวเคราะห์ก็พบได้ทุกแห่งหนแหละ Wolszczan กล่าว กระบวนการสร้างดาวเคราะห์จะต้องเกิดขึ้นแบบขมีขมัน

     ส่วนดาวเคราะห์ดวงแรกที่ถูกพบรอบดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ เกิดขึ้นในปี 1995 เป็นดาวเคราะห์ชนิดพฤหัสร้อนซึ่งเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์มวลประมาณครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัสฯ ของเรา ในวงโคจรที่ใกล้ชิดอย่างมาก โดยโคจรครบรอบ(หนึ่งปี) ใช้เวลาเพียง 4 วันเท่านั้น

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์กลุ่มแรกที่พบนอกระบบสุริยะในปี 1992 โดยโคจรรอบซากดาวฤกษ์ที่เรียกว่า ดาวนิวตรอน กลุ่มย่อยที่หมุนรอบตัวเร็วมากและเปล่งคลื่นออกมาเป็นจังหวะ(pulse) จึงเรียกวัตถุนี้ว่า พัลซาร์(pulsar) ดาวเคราะห์ที่พบมีมวล 4.3 และ 3.9 มวลโลก ตามลำดับ ส่วนดวงที่สามมีขนาดเล็กถึง 0.02 เท่ามวลโลก ในปี 1994 รอบพัลซาร์ซึ่งต่อมาถูกเรียกว่า ลิค(Lich) โดยดาวเคราะห์ทั้งสาม มีชื่อว่า Poltergeist, Phobetor และ Draugr ตามลำดับ

     แล้วก็มีดาวเคราะห์ปรากฏขึ้นในข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเพิ่มขึ้นเมื่อนักดาราศาสตร์ทราบวิธีที่จะหามัน ช่วงแรกๆ ก็หลักหลายสิบ จนถึงหลายร้อย ซึ่งถูกพบโดยใช้วิธีการส่าย(wobble method; radial velocity method) เมื่อตามรอยการเคลื่อนที่ขึ้นหน้า-ถอยหลังของดาวฤกษ์ ซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ แต่กระนั้นก็ยังไม่มีอะไรที่ดูเหมือนจะเอื้ออาศัยได้

     การค้นพบดาวเคราะห์หินขนาดเล็กที่ดูคล้ายโลกมากขึ้น ต้องการความก้าวหน้าขั้นใหญ่ในเทคโนโลจีการล่าดาวเคราะห์ คือ วิธีการผ่านหน้า(transit method) นักดาราศาสตร์ William Borucki ก็ได้แนวคิดที่จะติดตั้งตัวตรวจจับแสงที่ไวสุดขั้วไปกับกล้องโทรทรรศน์ขึ้นสู่อวกาศ กล้องโทรทรรศน์นี้จะใช้เวลาจับจ้องพื้นที่สำรวจแห่งหนึ่งที่มีดาวมากกว่า 170000 ดวง เป็นเวลาหลายปี เพื่อสำรวจหาการหรี่แสง(dip) ในแสงดาวฤกษ์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีดาวเคราะห์ดวงหนึ่งเคลื่อนที่ผ่านหน้าดาว จึงเป็นที่มาของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ ซึ่งมี Borucki เป็นผู้นำปฏิบัติการเคปเลอร์ซึ่งปลดระวางเมื่อปี 2018 กล่าวว่า การส่งออกสู่อวกาศในปี 2009 ได้เปิดหน้าต่างบานใหม่สู่เอกภพ พวกเราไม่มีใครเคยคาดว่าจะได้พบระบบดาวเคราะห์ที่มีความหลากหลายมากมายแบบนี้ มันน่าทึ่งจริงๆ โดยรวมแล้วเคปเลอร์ได้ยืนยันดาวเคราะห์มากกว่า 3000 ดวงให้กับบัญชีรายชื่อ โดยมีว่าที่ดาวเคราะห์อีก 3000 ดวงรอการสำรวจติดตามผลอยู่

มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบที่ยืนยันแล้วมากกว่า 5000 ดวงในทางช้างเผือก ซึ่งมีหลากหลายชนิด บางส่วนก็คล้ายกับดาวเคราะห์ในระบบของเรา บางส่วนก็แตกต่างอย่างมากเช่นกลุ่มที่เรียกว่า ซุปเปอร์เอิร์ธ ซึ่งอาจเป็นหินและมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเรา

     Wolszczan ซึ่งยังคงทำงานวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบในฐานะศาสตราจารย์ที่เพนน์สเตท บอกว่าเรากำลังเปิดยุคแห่งการค้นพบที่จะเลยไปมากกว่าแค่การเพิ่มตัวเลข ดาวเทียม TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) ซึ่งออกสู่อวกาศในปี 2018 ยังคงทำการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบใหม่ๆ แต่ในไม่ช้าด้วยกล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่และเครื่องมือที่มีความไวสูงขึ้น เริ่มจากการส่งกล้องเวบบ์(James Webb Space Telescope) เมื่อสิ้นปีที่แล้ว จะจับแสงจากชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบได้ เพื่ออ่านว่ามีก๊าซชนิดใดอยู่บ้างเพื่อที่จะจำแนกสัญญาณสภาวะที่อาจเอื้ออาศัยได้

     กล้องโทรทรรศน์โรมัน(Nancy Grace Roman Space Telescope) ซึ่งคาดว่าจะออกสู่อวกาศในปี 2027 จะทำการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบใหม่ๆ โดยใช้วิธีการที่หลากหลาย ในขณะที่ปฏิบัติการ ARIEL ของอีซาซึ่งจะส่งในปี 2029 จะสำรวจชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ และด้วยอุปกรณ์ชิ้นหนึ่งของนาซาที่บินไปด้วย CASE จะช่วยระบุชั้นเมฆและชั้นหมอกบนดาวเคราะห์นอกระบบ

แหล่งข่าว phys.org – cosmic milestone: NASA confirms 5000 exoplanets
                sciencealert.com – it’s official: NASA confirms we’ve found 5000 worlds outside our solar system
               space.com – 5000 exoplanets! NASA confirms big milestone for planetary science