มหาพิภพมหาสมุทร

 

     ทีมนักวิจัยนานาชาติที่นำโดย Charles Cadieux นักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยมอนทรีออล และสมาชิกสถาบันเพื่อการวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบ(i RE x) ได้ประกาศการค้นพบ TOI-1452b ดาวเคราะห์นอกระบบดวงหนึ่งที่โคจรรอบดาวฤกษ์ขนาดเล็กหนึ่งในสองดวงในระบบดาวคู่แห่งหนึ่งที่อยู่ไกลออกไปราว 100 ปีแสงในกลุ่มดาวมังกร(Draco)

      ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้มีขนาดและมวลใหญ่กว่าโลกเท่านั้น และอยู่ในระยะจากดาวฤกษ์แม่ ในตำแหน่งที่อุณหภูมิพื้นผิวไม่น่าจะร้อนเกินไปหรือเย็นเกินไป สำหรับน้ำของเหลวที่จะปรากฏบนพื้นผิวดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์เชื่อว่า มันอาจจะเป็นดาวเคราะห์มหาสมุทร(ocean planet) เป็นดาวเคราะห์ที่มีชั้นน้ำที่หนาปกคลุมไว้โดยสิ้นเชิง คล้ายกับดวงจันทร์บางส่วนของดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์

     ในบทความที่เผยแพร่ใน Astronomical Journal Cadieux และทีมได้อธิบายการสำรวจที่ช่วยระบุธรรมชาติและคุณลักษณะของดาวเคราะห์ที่เป็นอัตลักษณ์ดวงนี้ Rene Doyon ศาสตราจารย์ที่มอนทรีออล และผู้อำนวยการ i RE x และจากหอสังเกตการณ์มองเมกองติก(OMM) กล่าวว่า ผมมีความภาคภูมิใจมากกับการค้นพบนี้เนื่องจากมันได้แสดงให้เห็นว่านักวิจัยและเครื่องมือของเรามีสมรรถนะที่สูง ต้องขอบคุณ OMM, SPIRou เครื่องมือพิเศษที่ออกแบบมาในห้องทดลองของเรา และวิธีการวิเคราะห์อันล้ำหน้าที่พัฒนาโดยทีมวิจัย เราจึงสามารถตรวจจับดาวเคราะห์ชนิดพิเศษนี้ได้

      มันถูกพบเป็นครั้งแรกโดย TESS ซึ่งสำรวจทั่วท้องฟ้าเพื่อค้นหาระบบดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรา ทำให้นักวิจัยสามารถตามรอยดาวเคราะห์ดวงนี้ต่อได้ จากสัญญาณของ TESS ซึ่งแสดงการหรี่แสงลงทุกๆ 11 วัน นักดาราศาสตร์ทำนายว่าเป็นเพราะดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่มีขนาดประมาณ 1.7 เท่าโลก Cadieux เป็นหนึ่งในกลุ่มนักดาราศาสตร์ที่ทำการสำรวจติดตามผลว่าที่ดาวเคราะห์ที่ TESS ได้จำแนกไว้ เพื่อยืนยันชนิดและคุณลักษณะของดาวเคราะห์เหล่านี้ เขาใช้ PESTO กล้องที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ OMM ซึ่งพัฒนาโดยศาสตราจารย์ David Lafreniere และนักศึกษาปริญญาเอกของเขา Francois-Rene Lachapelle จากมอนทรีออล

ภาพจากศิลปินแสดง TOI-1452b โคจรรอบหนึ่งในดาวแคระแดงในระบบคู่

      OMM แสดงบทบาทที่สำคัญมากในการยืนยันธรรมชาติของสัญญาณนี้ และประเมินรัศมีของดาวเคราะห์ Cadieux อธิบาย นี่ไม่ใช่การตรวจสอบประจำวัน เราต้องแน่ใจว่าสัญญาณที่ TESS ได้พบนั้นเกิดขึ้นจากดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่โคจรรอบ TOI-1452 จริง ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ดวงใหญ่ในสองดวงในระบบดาวคู่แห่งนี้

      ดาวฤกษ์แม่ TOI-1452 มีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ของเราอย่างมาก และดาวข้างเคียงในระบบคู่อีกดวงก็มีมวลใกล้เคียงกัน(เป็นดาวฤกษ์แคระแดงคู่) ดาวทั้งสองโคจรรอบกันและกัน และอยู่ห่างจากกันไม่ไกลเพียง 97 หน่วยดาราศาสตร์(AU) หรือประมาณสองเท่าครึ่งของระยะทางจากโลกถึงพลูโต จนกล้องของ TESS มองเห็นพวกมันเป็นจุดแสงแห่งเดียว แต่ความละเอียดที่สูงของ PESTO ช่วยแยกแยะวัตถุทั้งสองได้ และภาพก็แสดงว่าดาวเคราะห์โคจรรอบ TOI-1452 จริง ซึ่งก็ยืนยันในเวลาต่อมาจากการสำรวจโดยทีมญี่ปุ่น

     เพื่อตรวจสอบมวลของดาวเคราะห์ นักวิจัยสำรวจระบบด้วย SPIRou ที่ติดตั้งที่กล้องโทรทรรศน์คานาดา-ฝรังเศส-ฮาวาย ในฮาวาย ซึ่งเหมาะสมกับการศึกษาดาวมวลต่ำอย่าง TOI-1452 เนื่องจากมันสำรวจในช่วงอินฟราเรดเป็นช่วงที่ดาวมวลต่ำเหล่านี้สว่างมากที่สุด แม้กระนั้น ยังต้องใช้เวลาการสำรวจมากกว่า 50 ชั่วโมงเพื่อประเมินมวลของดาวเคราะห์ ซึ่งเชื่อว่ามีมวลเกือบ 5 เท่ามวลโลก

      สมาชิกในทีมนักศึกษาปริญญาเอกอีก 2 คนที่มอนทรีออลคือ Farbod Jahandar วิเคราะห์องค์ประกอบของดาวฤกษ์แม่ซึ่งมีประโยชน์ในการระบุโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ และ Thomas Vandal วิเคราะห์ข้อมูลจาก SPIRou ดาวเคราะห์ใหมม่น่าจะเป็นหินคล้ายกับโลก แต่รัศมี, มวล และความหนาแน่นของมัน บอกถึงพิภพที่แตกต่างจากโลกของเราอย่างมาก

ภาพจากศิลปินแสดง TOI-1452b ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่อาจจะปกคลุมด้วยมหาสมุทรลึกทั่วทั้งดาวเคราะห์

     โลกนั้นจัดเป็นดาวเคราะห์ที่แห้งแล้งมากๆ แม้ว่าเราจะเรียกมันว่าดาวเคราะห์สีฟ้า เนื่องจากพื้นผิวราวสามในสี่ถูกปกคลุมด้วยมหาสมุทร แต่จริงๆ แล้วมีน้ำอยู่เพียงเล็กน้อยมากๆ คือไม่ถึง 1% ของมวลโลก บนดาวเคราะห์นอกระบบบางส่วนอาจจะมีน้ำอยู่มากกว่าโลกอย่างมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ได้จำแนกและตรวจสอบรัศมีและมวลของดาวเคราะห์นอกระบบหลายดวงที่มีขนาดระหว่างโลกกับเนปจูน(เนปจูนใหญ่กว่าโลก 3.8 เท่า) ดาวเคราะห์เหล่านี้บางส่วนมีความหนาแน่นที่จะสามารถอธิบายได้ก็ต่อเมื่อมวลส่วนใหญ่ของมันอยู่ในรูปวัสดุสารที่เบากว่า องค์ประกอบในโครงสร้างภายในของโลก(เช่น น้ำ) พิภพในสมมุติฐานเหล่านี้ถูกเรียกว่า ดาวเคราะห์มหาสมุทร

     TOI-1452b เป็นหนึ่งในว่าที่ดาวเคราะห์มหาสมุทรที่ดีที่สุดเท่าที่เราเคยพบมา Cadieux กล่าว รัศมีและมวลของมันบอกถึงความหนาแน่นที่ต่ำกว่าที่คาดไว้สำหรับดาวเคราะห์ที่ประกอบด้วยโลหะและหินคล้ายโลก อย่างมาก ในขณะที่ผู้เชี่ยวชาญแบบจำลองภายในดาวเคราะห์นอกระบบจากมหาวิทยาลัยโตรอนโต Mykhaylo Plotnykov และ Diana Valencia วิเคราะห์ TOI-1452b พบว่าอาจมีน้ำเป็นส่วนประกอบถึง 30% ของมวลดาวเคราะห์ เป็นสัดส่วนที่ใกล้เคียงกับดวงจันทร์บริวารตามธรรมชาติบางส่วนในระบบสุริยะของเรา เช่น ดวงจันทร์กานิมีด(Ganymede) และ คัลลิสโต(Callisto) ของดาวพฤหัสฯ และดวงจันทร์ไททัน(Titan) และเอนเซลาดัส(Enceladus) ของดาวเสาร์

     ดาวเคราะห์นอกระบบอย่าง TOI-1452b จะเป็นว่าที่ดาวเคราะห์ที่น่าจะใช้เพื่อการสำรวจต่อๆ ไปโดยกล้องเวบบ์ได้ดีเยี่ยม มันเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์อุณหภูมิพอเหมาะเพียงไม่กี่ดวงที่พบว่าแสดงคุณลักษณะสอดคล้องกับการเป็นดาวเคราะห์มหาสมุทร มันยังอยู่ในโลกมากพอจนนักวิจัยหวังว่าจะได้ศึกษาชั้นบรรยากาศและทดสอบสมมุติฐาน และมีโชคซ้อนไปอีกเมื่อมันอยู่ในพื้นที่ท้องฟ้าที่สามารถสำรวจได้ตลอดทั้งปี

     การสำรวจด้วยกล้องเวบบ์จะมีความจำเป็นเพื่อให้เข้าใจ TOI-1452b ได้ดีขึ้น Doyon ซึ่งเป็นผู้นำทีมอุปกรณ์ NIRISS(Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) ของกล้องเวบบ์ กล่าว เราจะขอเวลาเพื่อสำรวจพิภพประหลาดและน่ามหัศจรรย์แห่งนี้ให้เร็วที่สุด

แหล่งข่าว sciencedaily.com : an extrasolar world covered in water?
                space.com : possible water world spotted orbiting an alien star