VHS 1256b ดาวเคราะห์เมฆทรายละเอียด

 

ภาพจากศิลปินแสดง VHS 1256b กับดาวฤกษ์แม่คู่ของมัน

     นักวิจัยที่สำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ได้พบรายละเอียดเมฆซิลิเกตในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ห่างไกลดวงหนึ่ง ชั้นบรรยากาศแห่งนี้ลอย, ผสม และเคลื่อนไหวอย่างคงที่ในวันที่ยาว 22 ชั่วโมง นำพาวัสดุสารที่ร้อนลอยขึ้นและดึงวัสดุสารที่เย็นกว่าจมลง จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความสว่างอย่างมากจนมันเป็นวัตถุขนาดพอๆ กับดาวเคราะห์ที่มีการแปรความสว่างที่รุนแรงที่สุดเท่าที่เคยพบมา

      ทีมวิทยาศาสตร์ยังได้พบน้ำ, มีเธน และคาร์บอนมอนอกไซด์ ในข้อมูลจากเวบบ์ด้วย และพบหลักฐานของคาร์บอนไดออกไซด์ นี่เป็นโมเลกุลกลุ่มใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยจำแนกพบในคราวเดียว บนดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่อยู่นอกระบบสุริยะของเรา ดาวเคราะห์ VHS 1256b อยู่ห่างออกไป 40 ปีแสงและโคจรรอบดาวฤกษ์คู่หนึ่งในคาบ 1 หมื่นปี

     Brittany Miles ผู้นำทีมวิทยาศาสตร์ จากมหาวิทยาลัยอริโซนา กล่าวว่า VHS 1256b อยู่ไกลจากดาวฤกษ์แม่ของมันราว 4 เท่าระยะทางพลูโตถึงดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้มันเป็นเป้าหมายที่ดีเยี่ยมสำหรับกล้องเวบบ์ ซึ่งหมายความว่าแสงของดาวเคราะห์จะไม่ผสมไปกับแสงของดาวฤกษ์คู่แม่ของมัน ในชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้นไปซึ่งพบเมฆซิลิเกตอยู่ อุณหภูมิพุ่งสูงถึง 830 องศาเซลเซียส

      ในเมฆซิลิเกตเหล่านั้น กล้องเวบบ์ได้พบเม็ดฝุ่นซิลิเกตทั้งใหญ่และเล็ก ซึ่งปรากฏในสเปคตรัม Beth Biller ผู้เขียนร่วมรายงานจากมหาวิทยาลัยเอดินเบอระ ในสหราชอาณาจักร บอกว่า เม็ดซิลิเกตที่ละเอียดมากขึ้นในชั้นบรรยากาศก็จะยิ่งดูคล้ายอนุภาคจิ๋วในควัน ส่วนเม็ดที่ใหญ่ขึ้นก็อาจจะเหมือนเม็ดทรายขนาดเล็กมากที่ร้อนมาก

      VHS 1256b เป็นวัตถุที่มีความซับซ้อน ด้วยมวลระหว่าง 12 ถึง 16 เท่าดาวพฤหัสฯ วัตถุนี้จึงอยู่ที่รอยต่อดาวเคราะห์-ดาวแคระน้ำตาล(brown dwarf) ซึ่งเป็นดาวฤกษ์แท้ง(failed star) มีมวลสูงไม่พอที่จะหลอมไฮโดรเจนปกติในแกนกลาง ดาวเคราะห์มีความหนาแน่นต่ำใกล้เคียงกับดาวแคระน้ำตาล ซึ่งก็หมายความว่าเมฆซิลิเกตของมันอาจปรากฏและคงอยู่สูงขึ้นไปในชั้นบรรยากาศได้อีก อีกเหตุผลที่ท้องฟ้าของมันปั่นป่วนรุนแรงมากก็เพราะอายุของดาวเคราะห์ ในทางดาราศาสตร์แล้ว มันยังค่อนข้างอายุน้อย เพียง 150 ล้านปีเท่านั้น และจะยังคงเปลี่ยนแปลงและเย็นตัวลงไปอีกหลายพันล้านปี

      ทีมบอกว่าการค้นพบเหล่านี้เป็น เหรียญทองกลุ่มแรกๆ ที่ดึงออกจากขุมทรัพย์ข้อมูลสเปคตรัม พวกเขาเพิ่งเริ่มจำแนกองค์ประกอบของมันเท่านั้น Miles กล่าวว่า เราจำแนกพบซิลิเกต แต่ความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าเม็ดฝุ่นในขนาดและรูปร่างใดที่สอดคล้องกับชนิดของเมฆ ก็ยังต้องทำงานเพิ่มเติมอีกมาก นี่ยังไม่ใช่คราวสุดท้ายที่ได้ยินเกี่ยวกับดาวเคราะห์นี้ นี่เป็นเพียงการเริ่มต้นความพยายามในการทำแบบจำลองขนาดใหญ่เพื่อให้สอดคล้องกับข้อมูลที่ซับซ้อนจากเวบบ์

      แม้ว่ารายละเอียดทั้งหมดที่ทีมได้สำรวจก็พบเห็นได้บนดาวเคราะห์อื่นๆ ทั่วทางช้างเผือกด้วย แต่ทีมวิจัยอื่นมักจะจำแนกรายละเอียดได้เพียงอย่างเดียวในช่วงเวลาหนึ่ง ไม่มีกล้องโทรทรรศน์อื่นใดที่จำแนกรายละเอียดมากมายจากวัตถุดวงเดียวได้ในคราวเดียว Andrew Skemer ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ กล่าว เรากำลังได้เห็นโมเลกุลจำนวนมากในสเปคตรัมเดียวที่ได้จากเวบบ์ ซึ่งบอกถึงระบบเมฆและอากาศที่มีพลวัตบนดาวเคราะห์

       ทีมได้ข้อสรุปจากการวิเคราะห์ข้อมูลสเปคตรัมที่รวบรวมได้จากเครื่องมือสองชิ้นบนกล้องเวบบ์ คือ สเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้(NIRSpec) และ เครื่องมือในอินฟราเรดกลาง(MIRI) เนื่องจากดาวเคราะห์โคจรอยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่ๆ ของมันอย่างมาก นักวิจัยจึงสามารถสำรวจมันได้โดยตรง แทนที่จะใช้เทคนิคการผ่านหน้า(transit technique) หรือใช้ม่านโคโรนากราฟ(coronagraph) เพื่อให้ได้ข้อมูลนี้

ทีมนักวิจัยใช้เครื่องมือสองชิ้นบนกล้องเวบบ์คือ NIRSpec กับ MIRI เพื่อสำรวจแสงอินฟราเรดช่วงกว้างทั้งอินฟราเรดใกล้และกลาง(1-20 ไมครอน) ที่เปล่งออกจากดาวเคราะห์ VHS 1256b กราฟแสงสเปคตรัม ได้จำแนกสัญญาณของเมฆซิลิเกต, น้ำ, มีเธน และคาร์บอนมอนอกไซด์ และยังพบหลักฐานของคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย

       ยังมีอะไรต้องเรียนรู้อีกมากเกี่ยวกับ VHS 1256b ในอีกไม่กี่เดือนและไม่กี่ปีที่จะมาถึง เมื่อทีมนี้และทีมอื่นๆ ยังคงตรวจสอบสเปคตรัมอินฟราเรดความละเอียดสูงที่ได้จากเวบบ์อย่างขะมักเขม้น เป็นสิ่งตอบแทนก้อนใหญ่มากจากเวลาการใช้กล้องที่ไม่นาน เพียงไม่กี่ชั่วโมงการสำรวจ เราก็มีสิ่งที่น่าจะนำไปสู่การค้นพบอย่างไม่รู้จบ

     แล้วจะเกิดอะไรกับดาวเคราะห์นี้ในอีกหลายพันล้านปีข้างหน้า เพราะมันอยู่ไกลจากดาวฤกษ์แม่อย่างมาก มันก็จะเย็นตัวลงเรื่อยๆ ตามเวลา และท้องฟ้าของมันก็อาจจะเปลี่ยนจากสภาพเมฆมากไปเป็นฟ้าใส

     นักวิจัยสำรวจ VHS 1256b อันเป็นส่วนหนึ่งของ Early Release Science program ของเวบบ์ ซึ่งออกแบบมาให้ช่วยเปลี่ยนแปลงความสามารถของประชาคมดาราศาสตร์เพื่อจัดจำแนกดาวเคราะห์และดิสก์ที่ก่อตัวดาวเคราะห์ รายงานของทีมเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters วันที่ 22 มีนาคม

แหล่งข่าว esawebb.org : Webb spots swirling, gritty clouds on remote planet
                iflscience.com : JWST spots hot gritty silicate clouds on nearby exoplanet orbiting two stars
                space.com : James Webb Space Telescope spies hot, gritty clouds in skies of huge exoplanet with 2 suns