ซุปเปอร์-ซุปเปอร์โนวา

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวฤกษ์มวลสูงที่ 300 เท่ามวลดวงอาทิตย์ กลายเป็นซุปเปอร์โนวา

     ดาวฤกษ์ดวงแรกๆ สุดน่าจะก่อตัวขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 1 ร้อยล้านปีเท่านั้น หรือไม่ถึง 1% ของอายุเอกภพปัจจุบัน ดาวดวงแรกๆ สุดซึ่งเรียกกันว่า ประชากรกลุ่ม 3(Population III star) มีขนาดใหญ่โตอย่างมากจนเมื่อพวกมันจบชีวิตลงกลายเป็นซุปเปอร์โนวา พวกมันจะฉีกออกเป็นชิ้นๆ อย่างไม่เหลือซาก ส่งต่อธาตุหนักให้กับสสารในห้วงอวกาศ แต่แม้ว่าจะเสาะหามาหลายทศวรรษ นักดาราศาสตร์ก็ยังไม่พบหลักฐานของดาวโบราณเหล่านี้โดยตรง

     ด้วยการวิเคราะห์หนึ่งในเควซาร์(quasar) ซึ่งห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมาที่ปรากฏเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 7 ร้อยล้านปี ด้วยกล้องโทรทรรศน์เจมิไนเหนือ ขณะนี้นักดาราศาสตร์คิดว่าสามารถจำแนกวัสดุสารเศษซากจากการระเบิดของดาวรุ่นแรกสุดได้ ด้วยการใช้วิธีการอันล้ำยุคเพื่อระบุธาตุทางเคมีที่มีในเมฆก๊าซรอบๆ เควซาร์แห่งนี้ นักวิจัยสังเกตเห็นองค์ประกอบที่ไม่ปกติอย่างมาก เป็นวัสดุสารที่มีเหล็กสูงกว่ามักนีเซียมเกิน 10 เท่าเมื่อเทียบกับอัตราส่วนที่พบในดวงอาทิตย์ของเรา

     นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าคำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดของรายละเอียดที่สะดุดใจนี้ก็คือ วัสดุสารนี้หลงเหลือมาจากดาวรุ่นแรกที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาชนิดคู่ไร้เสถียรภาพ(pair-instability supernova) ซุปเปอร์โนวาแบบที่ทรงพลังอย่างมากนี้ไม่เคยถูกพบจริง แต่มีทฤษฎีว่าจะเป็นจุดจบของชีวิตดาวขนาดมหึมาที่มีมวลตั้งแต่ 150 ถึง 250 เท่ามวลดวงอาทิตย์

Pair-instability supernova

     ซุปเปอร์โนวาแบบคู่ไร้เสถียรภาพนี้ เกิดขึ้นเมื่อโฟตอนที่ใจกลางดาวดวงหนึ่ง ได้เปลี่ยนกลายเป็นอิเลคตรอนและโพสิตรอน
(positron; ปฏิสสารของอิเลคตรอน) พร้อมกันหมด การเปลี่ยนสภาพนี้ลดแรงดันการแผ่รังสี(radiation pressure) ภายในดาวลงอย่างฉับพลัน ทำให้แรงโน้มถ่วงกดลงมาและนำไปสู่การยุบตัวและต่อมา ก็ระเบิดออก

     แต่ซุปเปอร์โนวาชนิดนี้ไม่เหมือนกับซุปเปอร์โนวาอื่น เมื่อไม่มีซากดาวไม่ว่าจะเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ หลงเหลืออยู่ และจะสาดวัสดุสารทั้งหมดออกสู่สภาพแวดล้อม จึงมีเพียงสองวิธีเท่านั้นที่จะพบหลักฐานนี้ ทางแรกก็คือ จับซุปเปอร์โนวาคู่ไร้เสถียรภาพให้ได้แบบคาหนังคาเขา ซึ่งเป็นไปได้ยากมากๆ และอีกทางก็คือ จำนวนสัญญาณสารเคมีจากวัสดุสารที่ซุปเปอร์โนวาปล่อยออกสู่อวกาศ  

     สำหรับงานวิจัยใหม่ล่าสุดซึ่งเผยแพร่ใน Astrophysical Journal นักดาราศาสตร์ได้ศึกษาผลจากการสำรวจก่อนหน้านี้ที่ทำโดยกล้องเจมิไนเหนือขนาด 8.1 เมตรโดยใช้ GNIRS(Gemini Near-infrared Spectrograph) สเปคโตรกราฟนี้จะแยกแสงที่วัตถุฟากฟ้าเปล่งออกมาให้เป็นองค์ประกอบที่เรียกว่า สเปคตรัม ซึ่งจะนำข้อมูลว่าในวัตถุมีธาตุใดอยู่บ้าง เจมิไนเป็นกล้องขนาดใหญ่เพียงไม่กี่ตัวที่มีเครื่องมือที่ใช้เพื่อการสำรวจแบบนี้

      การระบุปริมาณของธาตุแต่ละชนิดที่มีอยู่ เป็นเป้าหมายที่ยุ่งยากเนื่องจากความสว่างของเส้นในสเปคตรัมหนึ่งๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย นอกเหนือจากปริมาณของธาตุ ผู้เขียนร่วมสองคนในการวิเคราะห์นี้คือ Yuzuru Yoshii และ Hiroaki Sameshima จากมหาวิทยาลัยโตเกียว ได้ฟาดฟันกับปัญหานี้โดยพัฒนาวิธีการใช้ความเข้มในช่วงความยาวคลื่นแสงจากสเปคตรัมแสงของเควซาร์ เพื่อประเมินปริมาณธาตุที่มีที่นั้น เมื่อใช้วิธีการนี้วิเคราะห์สเปคตรัมเควซาร์ ทีมก็พบอัตราส่วนมักนีเซียม-เหล็กที่ต่ำอย่างผิดปกติ

ภาพจากศิลปินแสดงประชากรดาวกลุ่ม 3(Population III star) อย่างที่พวกมันน่าจะเป็นเมื่อเอกภพมีอายุเพียงหนึ่งร้อยล้านปีหลังบิ๊กแบงเท่านั้น

     ดูเผินๆ สำหรับผมแล้วว่าที่ซุปเปอร์โนวาที่สร้างสิ่งนี้น่าจะเป็นคู่ไร้เสถียรภาพจากประชากรดาวกลุ่ม 3 ซึ่งดาวทั้งดวงระเบิดหายไปโดยไม่ทิ้งซากใดๆ ไว้เลย Yoshii กล่าว ผมดีใจและก็ประหลาดใจในบางทีที่ได้พบซุปเปอร์โนวาคู่ไร้เสถียรภาพจากดาวฤกษ์ที่มีมวลระดับ 300 เท่าดวงอาทิตย์ จะให้อัตราส่วนมักนีเซียม/เหล็ก ที่สอคดล้องกับ(อัตราส่วน)ระดับต่ำที่เราหาได้จากเควซาร์

     เคยมีการสำรวจหาหลักฐานทางเคมีของประชากรกลุ่ม 3 มวลสูงรุ่นก่อนๆ หน้านี้มาก่อน กับดาวในฮาโล(halo) ของทางช้างเผือก และก็มีว่าที่แห่งหนึ่งปรากฏในปี 2014 อย่างไรก็ตาม Yoshii และเพื่อนร่วมงานคิดว่าผลสรุปใหม่ให้สัญญาณซุปเปอร์โนวาคู่ไร้เสถียรภาพที่ชัดเจนที่สุด อ้างอิงจากอัตราส่วนปริมาณมักนีเซียม/เหล็กที่ต่ำมากๆ ที่ปรากฏในสเปคตรัมจากเควซาร์นี้

     ถ้านี่เป็นหลักฐานหนึ่งในดาวฤกษ์ดวงแรกๆ และเป็นซากของซุปเปอร์โนวาคู่ไร้เสถียรภาพจริง การค้นพบนี้ก็จะช่วยเติมภาพวิวัฒนาการการสร้างสสารในเอกภพจนกระทั่งเป็นอย่างปัจจุบัน เพื่อทดสอบการแปลผลนี้ ยังต้องการการสำรวจอีกมากเพื่อดูว่าจะมีวัตถุอื่นที่มีคุณลักษณะคล้ายคลึงกันนี้หรือไม่ แต่เราก็อาจจะสามารถค้นหาสัญญาณเคมีที่อยู่ใกล้โลกมากขึ้นได้ด้วย

     แม้ว่าประชากรดาวกลุ่ม 3 จะสาบสูญไปนานมากแล้ว แต่ร่องรอยทางเคมีที่พวกมันเหลือทิ้งไว้ในวัสดุสารที่ผลักออกมา ก็คงอยู่ได้ยาวนานกว่าและยังอาจจะคงลอยอ้อยอิ่งจนถึงทุกวันนี้ นี่หมายความว่านักดาราศาสตรือาจจะสามารถค้นหาสัญญาณของซุปเปอร์โนวาคู่ไร้เสถียรภาพจากดาวที่ระเบิดเมื่อนานมาแล้ว ฝังตรึงอยู่ในวัตถุในเอกภพท้องถิ่น Timothy Beers ผู้เขียนร่วม นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนอเตรดัม กล่าวว่า ขณะนี้เราทราบว่าจะมองหาอะไร เราก็มีหนทางแล้ว ถ้าเกิดซุปเปอร์โนวาในละแวกนี้ในเอกภพยุคต้นๆ ดังนั้นเราก็น่าจะพบหลักฐาน

แหล่งข่าว phys.org : potential first traces of the universe’s earliest stars
                space.com : astronomers discover traces of “super-supernovas” that destroyed earliest stars  

เอนเซลาดัสมีธาตุทั้งหมดที่จำเป็นต่อสิ่งชีวิต

 

Enceladus image credit: solarsystem.nasa.gov

     การสำรวจหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกเพิ่งจะเริ่มน่าสนใจมากขึ้นเมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์ได้พบหลักฐานวัตถุดิบหลักของชีวิตในมหาสมุทรใต้พื้นผิวบนดวงจันทร์เอนเซลาดัส(Enceladus) ของดาวเสาร์ แบบจำลองใหม่บ่งชี้ว่ามหาสมุทรของเอนเซลาดัสน่าจะค่อนข้างอุดมด้วยฟอสฟอรัส

     เอนเซลาดัสเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของมนุษยชาติในการค้นหาสิ่งมีชีวิตในระบบสุริยะ Christopher Glein ผู้เชี่ยวชาญสาขาสมุทรศาสตร์นอกโลก จากสถาบันวิจัยเซาธ์เวสต์ กล่าว เขาเป็นผู้เขียนร่วมในรายงานที่เผยแพร่ใน Proceedings of the National Academy of Sciences ที่อธิบายงานวิจัยนำทีมโดย Jihua Hao นักวิทยาศาสตร์วิจัยอาวุโสที่มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลจีจีน นับเป็นเวลาหลายปีตั้งแต่ที่ยานคาสสินีของนาซาไปเยี่ยมเยือนระบบดาวเสาร์ เราก็ยังคงสร้างการค้นพบอยู่เนืองๆ จากข้อมูลที่ยานรวบรวมได้

     สำหรับมนุษย์แล้วต้องใช้ธาตุที่หลากหลายเพื่อทำให้มนุษย์ดำรงชีวิตอยู่ได้ แต่สำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกจะใช้ธาตุเพียง 5 ชนิดเท่านั้นก็คือ ไฮโดรเจน, ออกซิเจน, คาร์บอน, ไนโตรเจน และฟอสฟอรัส คาสสินีได้พบน้ำ(H2O) ของเหลวใต้พื้นผิวเอนเซลาดัส และวิเคราะห์ตัวอย่างเมื่อน้ำนั้นพุ่งออกมาเป็นพวยพุที่เป็นเกล็ดน้ำแข็งและไอน้ำออกสู่อวกาศ จากรอยแตกบนพื้นผิวน้ำแข็งของดวงจันทร์ พบอัมโมเนียและมีเธนแข็งในพวยพุก็ยืนยันการมีอยู่ไนโตรเจนและคาร์บอนในมหาสมุทร และก๊าซไฮโดรเจน(H2) ก็บ่งชี้ถึงแหล่งพลังงาน

     สิ่งที่เราได้เรียนรู้ก็คือพวยพุประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานเกือบทั้งหมดที่ชีวิตต้องการ Glein กล่าว ในขณะที่ยังไม่ได้พบธาตุฟอสฟอรัสที่จำเป็นต่อกระบวนการชีวเคมีโดยตรง แต่ทีมของเราก็พบหลักฐานการมีอยู่ของฟอสฟอรัสในมหาสมุทรข้างใต้

ภาพจากศิลปินแสดงยานคาสสินีบินผ่านเข้าไปไนพวยพุจากพื้นที่รอบใต้เอนเซลาดัส ได้ทำการวิเคราะห์องค์ประกอบเคมีในพวยพุ

      หนึ่งในการค้นพบที่มหัศจรรย์ที่สุดในด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ตลอดช่วง 25 ปีที่ผ่านมา ก็คือพิภพที่มีมหาสมุทรอยู่ใต้เปลือกน้ำแข็งนั้น พบได้ทั่วไปในระบบสุริยะของเรา พิภพลักษณะดังกล่าวรวมถึงดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวเคราะห์ยักษ์ เช่น ยูโรปา(Europa), ไททัน(Titan) และเอนเซลาดัส และวัตถุที่อยู่ห่างไกลออกไปอย่างพลูโต เป็นต้น

     พิภพอย่างโลกที่มีมหาสมุทรบนพื้นผิวจะต้องอยู่ในระยะทางแคบๆ จากดาวฤกษ์แม่ เพื่อรักษาอุณหภูมิที่จะค้ำจุนน้ำของเหลวบนพื้นผิวได้ อย่างไรก็ตาม พิภพที่มีมหาสมุทรน้ำภายในจะปรากฏในระยะทางที่กว้างกว่ามาก เพิ่มจำนวนพิภพที่เอื้ออาศัยได้ที่น่าจะมีในกาแลคซีอย่างมหาศาล

     ภารกิจตามหาความสามารถในการเอื้ออาศัยได้นอกโลกในระบบสุริยะได้เปลี่ยนเป้าไป เมื่อขณะนี้เราได้มองหาวัตถุดิบสำหรับชีวิต รวมถึง โมเลกุลอินทรีย์, อัมโมเนีย, สารประกอบที่มีกำมะถัน เช่นเดียวกับพลังงานเคมีที่ชีวิตต้องการ Glein กล่าว ฟอสฟอรัสเป็นกรณีที่น่าสนใจเนื่องจากงานวิจัยก่อนหน้านี้บอกว่าในมหาสมุทรเอนเซลาดัสอาจจะขาดแคลนฟอสฟอรัส ซึ่งน่าจะทำให้โอกาสการมีชีวิตริบหรี่ลง

     ฟอสฟอรัสในรูปฟอสเฟตเป็นสารประกอบที่สำคัญต่อทุกชีวิตบนโลก มันมีความจำเป็นในการสร้างสารพันธุกรรม(เป็นองค์ประกอบหลักหนึ่งในสามของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ), โมเลกุลนำพลังงาน(เช่น อะดรีโนซีนไตรฟอสเฟต; ATP), เยื่อหุ้มเซลส์(cell membranes), กระดูกและฟันในคนและสัตว์ และแม้แต่ชีวนิเวศจุลชีพที่เป็นแพลงตอนในทะเล

     สมาชิกทีมศึกษาได้ทำแบบจำลองอุณหพลศาสตร์และกลศาสตร์เพื่อจำลองกระบวนการธรณีเคมีของฟอสฟอรัส ตามข้อมูลเกี่ยวกับระบบมหาสมุทร-ก้นทะเลบนเอนเซลาดัสที่ได้จากคาสสินี ตลอดงานวิจัย พวกเขาได้พัฒนาแบบจำลองทางธรณีเคมีที่มีรายละเอียดมากที่สุดเท่าที่เคยทำว่าแร่ธาตุที่ก้นทะเลจะละลายเข้าสู่มหาสมุทรเอนเซลาดัสอย่างไร และทำนายว่าแร่ธาตุฟอสเฟตน่าจะละลายได้ที่นั่น ซึ่งเป็นเรื่องไม่ปกติเลย

     ธรณีเคมีข้างใต้ทำให้ฟอสฟอรัสสามารถละลายได้อย่างล้นเหลือ จนถึงระดับที่ใกล้เคียงหรือกระทั่งสูงกว่าระดับฟอสฟอรัสในน้ำทะเลบนโลกปัจจุบัน Glein กล่าว นี่มีความหมายต่อดาราศาสตร์ชีววิทยาว่า เราจะสามารถมั่นใจได้มากขึ้นกว่าแต่ก่อนว่า มหาสมุทรของเอนเซลาดัสนั้นเอื้ออาศัยได้ ก้าวต่อไปก็ชัดเจนว่าเราคงต้องกลับไปเอนเซลาดัสเพื่อพิสูจน์ว่ามหาสมุทรที่เอื้ออาศัยได้ แท้จริงแล้วไม่เอื้ออาศัยได้ Glein บอก

งานวิจัยใหม่บอกว่าฟอสฟอรัสในรูปของออร์โธฟอสเฟต(HPO₄^2-) น่าจะพบได้มากในมหาสมุทรใต้พื้นผิวดวงจันทร์เอนเซลาดัสของดาวเสาร์ มหาสมุทรที่เป็นโซดาหรือเป็นด่าง(เนื่องจากมี NaHCO3 และ/หรือ Na2CO3) ภายในเอนเซลาดัสจะมีปฏิกิริยาธรณีเคมีกับแกนกลางที่เป็นหิน แบบจำลองบอกว่าปฏิสัมพันธ์จะเพิ่มการละลายของแร่ธาตุฟอสเฟต ทำให้มีออร์โธฟอสเฟตพร้อมในมหาสมุทรให้สิ่งมีชีวิตได้ใช้ เนื่องจากฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวิต การค้นพบเพิ่มหลักฐานความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ในดวงจันทร์ขนาดเล็กของดาวเสาร์ดวงนี้

แหล่งข่าว phys.org : researcher helps identify new evidence for habitability in ocean of Saturn’s moon Enceladus
                space.com : missing element for life may be present in ocean of Saturn’s moon Enceladus
                 iflscience.com : Saturn’s moon Enceladus now has all the element for life  

ว่าที่หลุมดำที่อยู่ใกล้ที่สุด

 

หลุมดำส่วนใหญ่ถูกพบจากปฏิสัมพันธ์ที่หลุมดำมีต่อสิ่งแวดล้อม 

      ในปี 1916 Karl Schwarzchild ได้ตั้งทฤษฎีถึงการมีอยู่ของหลุมดำ ว่าเป็นผลที่เกิดขึ้นจากสมการสนาม(field equation) จากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

     ในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 นักดาราศาสตร์ก็เริ่มตรวจจับหลุมดำได้เป็นครั้งแรก โดยใช้วิธีการอ้อม ซึ่งประกอบด้วยการสำรวจผลของหลุมดำที่มีต่อวัตถุและอวกาศรอบข้าง นับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 นักดาราศาสตร์ได้ศึกษาหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black hole; SMBHs) ซึ่งมีอยู่ในใจกลางกาแลคซีขนาดใหญ่เกือบทุกแห่งในเอกภพ และในเดือนเมษายน 2019 กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าสังเกตการณ์(Event Horizon Telescope) ก็เผยแพร่ภาพหลุมดำยักษ์เป็นครั้งแรก  

     การสำรวจเหล่านี้เป็นโอกาสอันดีในการทดสอบกฎทางฟิสิกส์ภายใต้สภาวะที่สุดขั้วที่สุด และได้ให้แง่มุมสู่แรงที่กำกับเอกภพ จากการศึกษางานหนึ่งเมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัยนานาชาติที่พึ่งพาข้อมูลจากหอสังเกตการณ์ไกอา(Gaia) ขององค์กรอวกาศยุโรป ได้สำรวจดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ดวงหนึ่ง ที่มีคุณสมบัติการโคจรที่ประหลาด เนื่องจากธรรมชาติของการโคจรของดาว ทีมสรุปได้ว่าจะต้องเป็นระบบคู่ที่มีหลุมดำอยู่ด้วย

      ซึ่งนี่จะทำให้มันเป็นหลุมดำที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะมากที่สุดที่ระยะทาง 1570 ปีแสง และส่งนัยยะต่อการมีอยู่ของหลุมดำที่จำศีล(dormant black holes) กลุ่มใหญ่ในกาแลคซีของเรา งานวิจัยซึ่งนำโดย Kareem El-Badry นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์(CfA) และสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์(MPIA) เขาร่วมมือกับนักวิจัยจาก CfA, MPIA, คาลเทค, ยูซีเบิร์กลีย์, ศูนย์เพื่อการคำนวณดาราศาสตร์ฟิสิกส์(CCA) สถาบันฟลาติรอน, สถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มันน์, หอสังเกตการณ์แห่งปารีส, สถาบันคัฟลี่เพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์และการวิจัยอวกาศ เอ็มไอที และมหาวิทยาลัยอีกหลายแห่ง รายงานเผยแพร่การค้นพบใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Gaia BH1 เป็นดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ที่โคจรร่วมกับหลุมดำที่มีมวลราว 10 เท่าดวงอาทิตย์

     ตามที่ Al-Badry อธิบายไว้ การสำรวจเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงงานสำรวจเพื่อจำแนกหลุมดำจำศีลที่อยู่คู่กับดาวฤกษ์ปกติในทางช้างเผือก ผมได้สำรวจหาหลุมดำจำศีลมาตลอดช่วงสี่ปีหลังโดยใช้ชุดข้อมูลและวิธีการที่หลากหลายมาก ความพยายามก่อนหน้านี้ให้ระบบคู่ที่มีความคล้ายว่าจะเป็นหลุมดำ แต่นี่เป็นครั้งแรกที่การสำรวจประสบความสำเร็จ

     El-Badry และเพื่อนร่วมงานพึ่งพาข้อมูลที่ได้จากหอสังเกตการณ์ไกอา ปฏิบัติการนี้ใช้เวลาเกือบหนึ่งทศวรรษ ตรวจสอบตำแหน่ง, ระยะทางและการเคลื่อนที่จำเพาะของวัตถุทางดาราศาสตร์เกือบ 1 พันล้านดวง ได้แก่ ดาวฤกษ์, ดาวเคราะห์, ดาวหาง, ดาวเคราะห์น้อย และกาแลคซี ด้วยการตามรอยการเคลื่อนที่ของวัตถุเมื่อพวกมันโคจรไปรอบๆ ใจกลางทางช้างเผือก(ในเทคนิคที่เรียกว่า การตรวจสอบตำแหน่ง; astrometry) ไกอาก็สร้างบัญชีรายชื่ออวกาศในห้วงสามมิติที่เที่ยงตรงที่สุดได้

     จากการเผยแพร่ข้อมูลครั้งที่สามของไกอา(Gaia Data Release 3; GDR3) ทีมได้ตรวจสอบดาวทั้งหมด 168,065 ดวง ที่มีการส่ายดูคล้ายเป็นวงโคจรของวัตถุคู่ การวิเคราะห์ได้พบว่าที่ที่น่าสนใจเป็นพิเศษ เป็นดาวฤกษ์สีเหลือง(G-type) ที่มีชื่อว่า Gaia DR3 4373465352415301632 ซึ่งทีมตั้งชื่อว่า Gaia BH1 จากข้อมูลการโคจรที่สำรวจพบ ทีมบอกว่าดาวดวงนี้จะต้องมีหลุมดำเป็นวัตถุข้างเคียงในระบบคู่

      ข้อมูลจากไกอาบอกว่าดาวเคลื่อนที่บนท้องฟ้าอย่างไร โดยวิ่งเป็นวงรีเมื่อมันโคจรรอบหลุมดำ ขนาดของวงโคจรและคาบการโคจรช่วยให้ข้อมูลมวลของวัตถุที่มองไม่เห็นนี้ว่าอยู่ที่ 10 เท่ามวลดวงอาทิตย์ คู่โคจรรอบกันและกันราวครึ่งปี เพื่อที่จะยืนยันว่าคำตอบจากไกอาถูกต้อง และกำจัดคำอธิบายทางเลือกที่ไม่ใช่หลุมดำออกไป เราได้ตรวจสอบสเปคตรัมของดาวจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัว ซึ่งช่วยสนับสนุนมวลของวัตถุข้างเคียง และบอกได้ว่ามัน “มืด” จริงๆ

      เพื่อยืนยันการสำรวจ ทีมวิเคราะห์การรตรวจสอบความเร็วแนวสายตา(radial velocity) ของ Gaia BH1 จากกล้องหลายตัว เช่นเดียวกับวิธีการที่ใช้ในการตามล่าดาวเคราะห์นอกระบบ จากการตรวจสอบสเปคตรัมที่เกิดปรากฏการณ์ดอปเปลอร์
(Doppler effect) สเปคตรัมที่ได้จะช่วยให้ทีมได้สำรวจและตรวจสอบแรงโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อวงโคจร การสำรวจติดตามผลได้ยืนยันคำตอบวงโคจรของ Gaia BH1 และบอกว่ามีวัตถุข้างเคียงมีมวลราว 10 เท่าดวงอาทิตย์ โคจรอยู่รอบๆ

กราฟแสดงการเคลื่อนที่ของดาวใน Gaia BH1 ที่ได้ทำนายไว้ตลอดคาบ 6 ปี เส้นสีดำในช่องด้านซ้ายแสดงการเคลื่อนที่ของดาวบนท้องฟ้าระบุเป็น RA และ Dec วงรีที่ยืดออกเนื่องจากทั้งระบบ Gaia BH1(หลุมดำและดาว) เคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าด้วย ช่องด้านขวาเมื่อกำจัดการเคลื่อนที่เฉพาะ(proper motion) ออกไป เพื่อแสดงให้เห็นวงโคจรรีของดาวเพียงอย่างเดียว

     El-Badry บ่งชี้ว่าการค้นพบนี้น่าจะเป็นหลุมดำแห่งแรกในกาแลคซีที่ไม่ได้ถูกพบจากการสำรวจการเปล่งรังสีเอกซ์หรือการปล่อยพลังงานอื่นๆ แบบจำลองได้ทำนายว่าทางช้างเผือกจะมีหลุมดำราว 1 ร้อยล้านแห่ง แต่เราสำรวจพบเพียง 20 แห่งเท่านั้น ทั้งหมดที่พบก่อนหน้านี้เราพบในระบบคู่รังสีเอกซ์(x-ray binaries) เมื่อหลุมดำกลืนวัสดุสารจากดาวข้างเคียงและสว่างเจิดจ้าในช่วงรังสีเอกซ์เมื่อพลังงานศักย์แรงโน้มถ่วงของวัตถุถูกเปลี่ยนเป็นแสง

      แต่นี่เป็นเพียงยอดของภูเขาน้ำแข็งเท่านั้น ยังน่าจะมีประชากรหลุมดำจำศีลอีกจำนวนมากอยู่ข้างนอกนั้น ซ่อนตัวในระบบคู่ที่อยู่ห่างจากกันมาก การค้นพบ Gaia BH1 จึงเป็นหน้าต่างสู่ประชากรกลุ่มนี้ ถ้ายืนยันความถูกต้อง การค้นพบเหล่านี้ก็น่าจะหมายถึงประชากรหลุมดำจำศีลจำนวนมากมายในทางช้างเผือก ซึ่งเป็นหลุมดำที่ไม่พบดิสก์สว่าง, การปะทุหรือแผ่รังสีใดๆ หรือมีไอพ่นความเร็วสูงพุ่งออกจากขั้วหลุมดำ

     นักวิจัยค่อนข้างอธิบายการมีอยู่ของดาวฤกษ์ขนาดพอๆ กับดวงอาทิตย์ที่มาเกาะอยู่กับหลุมดำขนาดใหญ่ได้ยาก ดาวที่มีมวลต่ำจับอยู่กับหลุมดำ เป็นคู่วัตถุที่แปลกประหลาด และก็ไม่ชัดเจนว่าพวกมันก่อตัวได้อย่างไร แต่นักวิจัยคิดว่าระบบแห่งนี้ไม่ได้ก่อตัวขึ้นอย่างโดดเดี่ยว มีลำดับเหตุการณ์การกำเนิดหลายงาน ซึ่งรวมถึงแบบหนึ่งที่บอกว่าวัตถุมืดนั้น แท้จริงแล้วเป็นหลุมดำขนาดเล็กสองแห่งแทนที่จะเป็นแห่งเดียว

      ลำดับเหตุการณ์หลุมดำคู่กับดาวฤกษ์นี้น่าสนใจเนื่องจากมันสามารถทดสอบได้ ทีมกำลังวางแผนที่จะทำการสำรวจความเร็วแนวสายตาเพิ่มเติมให้แม่นยำมากๆ เพื่อหวังที่จะพบความผิดปกติในการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ซึ่งอาจจะบ่งชี้ถึงหลุมดำคู่ที่อยู่ใกล้ๆ

      ถ้าพบวัตถุเหล่านี้จำนวนมากในกาแลคซี ก็จะส่งนัยยะต่อวิวัฒนาการดาวและกาแลคซี อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่หลุมดำจำศีลนี้เป็นพวกนอกคอก และไม่ได้เป็นตัวบ่งชี้ถึงประชากรที่สงบนิ่งอยู่ เพื่อตอกย้ำการค้นพบ El-Badry และเพื่อนร่วมงานกำลังรอคอย DR 4 ซึ่งกำลังตรวจสอบข้อมูลอยู่ จะรวมข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมได้ในปฏิบัติการห้าปี การเผยแพร่ครั้งนี้จะรวมการตรวจสอบตำแหน่ง, ปริมาณแสง(photometry) และความเร็วแนวสายตาที่ทันสมัยที่สุด ของดาวฤกษ์, ระบบคู่, กาแลคซีและดาวเคราะห์นอกระบบที่สำรวจ

      ส่วนการเผยแพร่ข้อมูลครั้งที่ห้า(GDR 5) ครั้งสุดท้ายจะรวมข้อมูลจากปฏิบัติการหลัก และภาคขยาย(รวมสิบปีเต็ม) จากอัตราการปรากฏวัตถุข้างเคียงของหลุมดำตามที่ได้จาก Gaia BH1 เราประเมินว่าการเผยแพร่ข้อมูลครั้งต่อไปจากไกอา จะทำให้เกิดการค้นพบระบบที่คล้ายๆ กันอีกหลายสิบแห่ง El-Badry กล่าว

      ด้วยวัตถุที่มีเพียงแห่งเดียว ก็ยังยากที่จะทราบแน่นอนว่ามันจะบอกเกี่ยวกับประชากรได้อย่างไร(ว่ามันเป็นตัวประหลาดเรื่องบังเอิญหรือไม่) เราสนใจการศึกษาลักษณะประชากร(demographic) ที่เราจะได้จากตัวอย่างกลุ่มใหญ่ขึ้น ถ้าหลุมดำในระบบคู่มีเพียงสัดส่วนน้อยในประชากรหลุมดำจำศีลในทางช้างเผือก สัดส่วนใหญ่ก็น่าจะไปตกที่หลุมดำพเนจร ซึ่งจะมีความสำคัญต่อนักวิทยาศาสตร์เพื่อปรับปรุงสำมะโนประชากรหลุมดำในทางช้างเผือก

แหล่งข่าว sciencealert.com : the orbit of a sun-like star reveals the nearest black hole ever found
                phys.org : astronomers find a sun-like star orbiting a nearby black hole
                skyandtelescope.com : wobble star reveals the closest black hole yet     

เพาะปลูกข้าวเจ้าบนสถานีอวกาศจีน

 

     ข้าวเจ้าเป็นอาหารหลักชนิดหนึ่ง มีประชากรมากกว่าครึ่งโลกที่บริโภคข้าวเจ้า และขณะนี้ นักบินอวกาศจีนประสบความสำเร็จในการเพาะปลูกข้าวเจ้าบนสถานีอวกาศเทียนกง ไชนาเดลีบอกว่าผู้เชี่ยวชาญบอกว่าการทดลองนี้น่าจะให้ข้อมูลที่สำคัญว่า นักบินอวกาศจะสามารถเพาะปลูกพืชอาหารเพื่อค้ำจุนการเดินทางในอวกาศที่ยาวนานมากขึ้นได้อย่างไร

     แม้ว่าจะเคยมีการทดลองปลูกข้าวเจ้าในอวกาศก่อนหน้านี้แล้ว(ในปี 2016 ทีมนักเรียนจากอินโดนีเซียทดสอบผลจากแรงโน้มถ่วงต่ำต่อการปลูกข้าวเจ้าบนสถานีอวกาศนานาชาติ) แต่การทดลองที่ทำบนเทียนกง(Tiangong) นี้ เป็นครั้งแรกที่พยายามเพาะปลูกข้าวเจ้าแบบครบวงจร ซึ่งเริ่มต้นตั้งแต่เพาะเมล็ดพันธุ์ข้าวและสิ้นสุดที่ต้นข้าวออกรวง

      ในวันที่ 24 กรกฎาคม จีนได้ส่งห้องทดลองอวกาศเวิ้นเทียน(Wentian) ขึ้นสู่วงโคจร และไปเชื่อมต่อกับสถานีอวกาศที่โมดุลแกนกลางเทียนเหอ(Tianhe) ห้องทดลองอวกาศเป็นยานที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและหนักที่สุดเท่าที่องค์กรอวกาศจีนเคยส่ง คือ มีความยาว 17.9 เมตร และหนัก 23 เมตริกตัน ติดตั้งระวางการทดลอง 8 ชนิดซึ่งหนึ่งในนั้นเพื่อการทดลองปลูกข้าวเจ้า

      โดยปกติ ข้าวเจ้าจะเจริญเติบโตจนมีความสูง 1 ถึง 1.3 เมตรในเวลาสี่เดือน และแม้ชุดทดลองบนเวินเทียนจะยังไม่ครบวงจรการเจริญเติบโตของมัน เมื่อการทดลองเริ่มต้นในเดือนกรกฎาคม แต่ก็ดูเหมือนข้าวบนสถานีอวกาศจะเจริญได้ใกล้เคียงกับข้าวบนโลก

ข้าวเจ้าที่กำลังเจริญเติบโตในอวกาศบนสถานีอวกาศเทียนกง

     จากที่ Zheng Huiqiong นักวิจัยที่ศูนย์เพื่อความเป็นเลิศด้านวิทยาศาสตร์โมเลกุลพืช บอกว่า นับตั้งแต่ที่เริ่มการทดลองปลูกข้าวเจ้าในวันที่ 29 กรกฎาคม ในเวลาหนึ่งเดือนแรก เมล็ดของพันธุ์ข้าวต้นสูงก็เจริญจนมีความสูงราว 30 เซนติเมตร และเมล็ดของพันธุ์ข้าวต้นเตี้ยที่เรียกว่า Xiao Wei ก็มีความสูง 5 เซนติเมตรแล้ว เมล็ดข้าวกำลังเจริญเติบโตเป็นอย่างดี เจิ้งกล่าว

     นอกจากนี้ การทดลองข้าวยังมีเมล็ดพันธุ์ของ Arabidopsis thaliana ซึ่งเป็นพืชดอกขนาดเล็กตระกูลมัสตาร์ด ที่นักวิทยาศาสตร์มักจะใช้ศึกษาการกลายพันธุ์(mutation) เราต้องการจะสำรวจว่าสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำจะส่งผลต่อเวลาในการออกดอกของพืชในระดับโมเลกุลอย่างไร และเป็นไปได้หรือไม่ที่จะใช้สภาพแรงโน้มถ่วงต่ำเพื่อควบรวมกระบวนการที่เกี่ยวข้องนั้น เจิ้งกล่าว การออกดอก(flowering) เป็นขั้นตอนที่สำคัญอย่างยิ่งต่อการสืบพันธุ์ของพืช

Arabidopsis thaliana เจริญเติบโตบนสถานีอวกาศเทียนกง

      จีนเคยส่งเมล็ดข้าวเจ้าและพืชพันธุ์อื่นๆ ออกสู่อวกาศนับตั้งแต่ทศวรรษ 1980 ในปฏิบัติการฉางเอ่อ 5 โคจรดวงจันทร์เมื่อเดือนพฤศจิกายน 2020 ก็มีข้าวพ่วงไปด้วย และยังมีพืชอื่นๆ โดยสารไปกับยานจีนลำอื่นๆ ด้วยเช่นกัน การศึกษาเหล่านี้เพื่อช่วยให้เกิดการกลายพันธุ์และเพิ่มผลผลิต(yield) เมื่อเพาะปลูกบนโลก เช่นข้าวเจ้าที่เจอสภาพการแผ่รังสีรุนแรงในอวกาศ จะมีผลผลิตสูงขึ้นเมื่อนำกลับมาปลูกโลก โดยรวมแล้ว อุตสาหกรรมการเกษตรใช้วิธีการนี้เพื่อทำให้เกิดการกลายพันธุ์ในพืชมากกว่า 200 ชนิด และยังคงมีการทดลองต่อไป

     อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสภาพแวดล้อมในอวกาศที่ทารุณ ซึ่งรวมถึงสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำ(microgravity), การขาดแคลนอากาศ, รังสีคอสมิคพลังงานสูง เป็นต้น การผลิตข้าวในวงโคจรจึงมีความยุ่งยากอย่างเป็นอัตลักษณ์

     แต่ถ้าเราต้องการจะร่อนลงจอดและสำรวจดาวอังคาร การนำอาหารไปจากโลกก็ไม่เพียงพอสำหรับการเดินทางและปฏิบัติการที่ยาวนานในอวกาศของนักบินอวกาศ เราต้องหาแหล่งอาหารที่พอเพียงสำหรับการสำรวจอวกาศระยะยาวด้วย เจิ้งกล่าวเสริม

     สำหรับตอนนี้ การทดลองก็ยังคงดำเนินต่อไปในอวกาศ และนักวิทยาศาสตร์ก็หวังว่าจะได้เมล็ดพันธุ์ที่จะนำกลับมายังโลกเพื่อศึกษาว่า การเจริญในสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำทำให้พวกมันมีความแตกต่างออกไปหรือไม่ และถ้าไม่มี การทดลองเหล่านี้ก็น่าจะชี้ไปถึงอนาคตที่สดใสที่จะเป็นพืชอาหารหลักของโลก ในอวกาศต่อไป

ข้าวเจ้าที่กำลังเจริญเติบโตในอวกาศบนสถานีอวกาศเทียนกง

Arabidopsis thaliana เจริญเติบโตบนสถานีอวกาศเทียนกง

แหล่งข่าว interestingengineering.com : Chinese astronauts successfully grew rice aboard the Tiangong space station  
               phys.org : Chinese astronauts successfully grow rice in space

พิภพแห่งวารี

 

ภาพจากศิลปินแสดงพิภพหินวารี ที่มีองค์ประกอบเป็นน้ำ 50% และหิน 50% โดยน้ำอาจจะไม่ได้อยู่ในสภาพมหาสมุทรปกคลุมทั่วดาวเคราะห์ แต่แทรกซึมเกาะอยู่กับแร่ธาตุในหิน 

     น้ำเป็นสิ่งหนึ่งที่สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกต้องการ และวัฎจักรของฝนลงสู่แม่น้ำจนถึงมหาสมุทรจนกลายเป็นฝนอีกครั้ง ก็มีความสำคัญที่รักษาให้ภูมิอากาศของโลกมีความเสถียรและน่าอยู่อาศัย เมื่อนักวิทยาศาสตร์พูดถึงที่ที่น่าจะหาสัญญาณของชีวิตทั่วกาแลคซี ดาวเคราะห์ที่มีน้ำจึงปรากฏในติดอันดับในรายชื่อเสมอ

     การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Science ได้บอกว่าอาจจะมีดาวเคราะห์อีกมากมายที่มีน้ำในปริมาณมาก มากกว่าที่เคยคิดไว้โดยมีน้ำครึ่งหินครึ่ง น้ำทั้งหมดอาจจะฝังอยู่ในหิน แทนที่จะไหลออกมาเป็นมหาสมุทรหรือแม่น้ำ บนพื้นผิว เป็นเรื่องที่ประหลาดใจที่ได้เห็นหลักฐานพิภพวารีมากมายที่โคจรรอบดาวฤกษ์ชนิดที่พบได้มากที่สุดในกาแลคซี Rafael Luque ผู้เขียนหลักในรายงานฉบับใหม่ นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยชิคาโก มันส่งผลเป็นทอดๆ ต่อการสำรวจหาดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้

     ต้องขอบคุณอุปกรณ์กล้องโทรทรรศน์ที่ดีขึ้น นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาสัญญาณของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่ห่างไกลได้มากขึ้นเรื่อยๆ กลุ่มตัวอย่างที่มีขนาดใหญ่ขึ้นช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้จำแนกรูปแบบประชากร(demographic patterns) คล้ายกับเมื่อพิจารณาประชากรในเมืองทั้งเมือง ก็จะสามารถบอกถึงแนวโน้มที่ยากที่จะเห็นได้ในการเปรียบเทียบระดับดวงต่อดวง

     Luque พร้อมกับผู้เขียนร่วม Enric Palle จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งหมู่เกาะคานารี และมหาวิทยาลัย ลา ลากูนา ตัดสินใจใช้รูปแบบประชากรดาวเคราะห์ที่พบรอบๆ ดาวฤกษ์ชนิดที่เรียกว่า แคระแดง(red dwarf/M-dwarf) ดาวเหล่านี้เป็นดาวชนิดที่พบได้มากที่สุดในกาแลคซีของเรา(ราว 73%) และนักวิทยาศาสตร์ก็ทำบัญชีรายชื่อดาวเคราะห์รอบดาวเหล่านี้ได้แล้วหลายสิบดวง

วิธีการหลักในการค้นหาดาวเคราห์นอกระบบ คือ วิธีการความเร็วแนวสายตา(radial velocity method) ตรวจสอบการส่าย(wobble) ของดาวฤกษ์ อันเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ในวงโคจร ทำให้ดาวฤกษ์ขยับเข้าหาและถอยห่างออกจากผู้สังเกตการณ์ และวิธีการผ่านหน้า(transit method) ตรวจสอบปริมาณแสงดาวฤกษ์ที่มืดลงเมื่อมีดาวเคราะห์เคลื่อนที่ บังแสงดาวบางส่วนไว้

     แต่เนื่องจากดาวฤกษ์สว่างกว่าดาวเคราะห์ของพวกมันอย่างมาก เราจึงไม่สามารถมองเห็นดาวเคราะห์ได้โดยตรง แต่นักวิทยาศาสตร์ตรวจจับสัญญาณแผ่วๆ จากผลของดาวเคราะห์ที่มีต่อดาวฤกษ์ เป็นเงาที่เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ของมัน หรือเป็นแรงดึงน้อยนิดที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์เมื่อดาวเคราะห์โคจรไป นี่หมายความว่า ยังมีคำถามอีกมากมายที่ยังคงอยู่ว่าดาวเคราะห์เหล่านี้แท้จริงแล้วมีสภาพเช่นไรกันแน่

     สองวิธีทางที่ใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์ ต่างก็ให้ข้อมูลที่แตกต่างกันอย่างมาก Palle กล่าว จากการจับเงาของดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ นักวิทยาศาสตร์สามารถหาค่าเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ได้ จากการตรวจสอบแรงโน้มถ่วงอันน้อยนิดของดาวเคราะห์ที่กระทำต่อดาวฤกษ์ นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถบอกค่ามวลได้ แต่เมื่อรวมการสำรวจทั้งสองวิธี นักวิทยาศาสตร์ก็จะทราบองค์ประกอบคร่าวๆ ของดาวเคราะห์ ว่ามันจะเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่โตแต่ประกอบด้วยก๊าซเกือบทั้งหมดเหมือนกับดาวพฤหัสฯ หรือเป็นดาวเคราะห์หินหนาแน่นสูงขนาดเล็กที่คล้ายกับโลก

     มีการวิเคราะห์ดาวเคราะห์ทีละดวง แต่กับการวิเคราะห์ประชากรทั้งกลุ่มในทางช้างเผือกกลับพบได้ยากกว่า เมื่อนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบจำนวนดาวเคราะห์ 43 ดวงโดยรวม พวกเขาก็เห็นภาพใหญ่ที่โผล่ขึ้นมาอย่างน่าประหลาดใจ ความหนาแน่นของดาวเคราะห์กลุ่มใหญ่ ได้บอกว่า จากขนาดของพวกมัน มีความหนาแน่นน้อยเกินกว่าที่จะเป็นหินล้วนๆ แต่ดาวเคราะห์เหล่านี้น่าจะมีองค์ประกอบหินครึ่งหนึ่งและน้ำครึ่งหนึ่ง หรือเป็นโมเลกุลอื่นๆ ที่เบากว่า ลองจินตนาการถึงการอุ้มลูกโบว์ลิง กับลูกบอล แม้ว่าจะมีขนาดทางกายภาพที่ใกล้เคียงกัน แต่อีกชนิดกลับเป็นสสารที่เบากว่าเป็นส่วนใหญ่

ภาพจากศิลปินแสดงทิวทัศน์บนดาวเคราะห์แห่งวารี

     อาจจะเลี่ยงไม่ได้ที่จะจินตนาการว่าดาวเคราะห์เหล่านี้น่าจะเหมือนหลุดออกมาจากในภาพยนตร์ Waterworld คือปกคลุมด้วยมหาสมุทรลึกไปทั่วดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์เหล่านี้ก็อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ของพวกมันอย่างมากจนน้ำใดๆ ที่มีบนพื้นผิวน่าจะอยู่ในสถานะก๊าซวิกฤติยิ่งยวด(supercritical gaseous phase) ซึ่งน่าจะทำให้ขนาดทางกายภาพใหญ่มาก

     แต่เราไม่เห็นอะไรแบบนั้นในกลุ่มตัวอย่าง Luque อธิบาย นี่บอกว่าน้ำที่มี ไม่ได้อยู่ในรูปของมหาสมุทรบนพื้นผิว แต่น้ำที่มีกลับผสมรวมอยู่กับหินในรูปแร่ธาตุไฮเดรท หรืออยู่เป็นช่องขังอยู่ใต้พื้นผิว สภาวะเหล่านั้นน่าจะคล้ายกับบนดวงจันทร์ยูโรปา(Europa) ของดาวพฤหัสฯ ซึ่งคิดกันว่า มีน้ำของเหลวอยู่ใต้พื้นผิว หรือ กานิมีด(Ganymede) ซึ่งเป็นครึ่งหินครึ่งน้ำ

     โลกเองมีมวลในรูปของน้ำอยู่เพียง 0.02% ซึ่งในทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทำให้มันเป็นพิภพที่แห้งแล้ง แม้ว่าพื้นผิวโลกถึงสามในสี่จะปกคลุมไปด้วยน้ำ Palle กล่าว เมื่อเทียบแล้ว พิภพแห่งวารีที่นักวิจัยได้พบจะมีน้ำถึงครึ่งหนึ่งก็ไม่จำเป็นต้องหมายความว่า พวกมันจะมีมหาสมุทรที่ใหญ่โตบนพื้นผิว น้ำดูจะผสมรวมอยู่กับหิน

     ผมช๊อคไปเลยเมื่อเห็นการวิเคราะห์นี้ ผมกับอีกหลายคนในแขนงวิชานี้เคยสันนิษฐานว่าพวกมันจะเป็นดาวเคราะห์หินที่แห้งแล้งไปหมด Jacob Bean นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบจากมหาวิทยาลัยชิคาโก ซึ่งมาร่วมงานกับกลุ่มของ Luque เพื่อทำการวิเคราะห์ต่อไป

     การค้นพบนี้สอดคล้องกับทฤษฎีการก่อตัวดาวเคราะห์นอกระบบ ซึ่งเสื่อมความนิยมในช่วงไม่กี่ปีหลัง โดยบอกว่าดาวเคราะห์หลายดวงก่อตัวขึ้นไกลออกไปในระบบของพวกมันเลยเส้นหิมะ(ice line) ออกไป และอพยพเข้ามาใกล้เมื่อเวลาผ่านไป ลองจินตนาการถึงกองหินและน้ำแข็งที่เกาะกลุ่มกันในสภาวะที่เย็นเยือกไกลจากดาวฤกษ์ และจากนั้นก็ถูกดึงเข้ามาภายในอย่างช้าๆ โดยแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์

รูปแบบประชากรดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่พบรอบดาวฤกษ์แคระแดง(M dwarf)

     แม้ว่าจะมีหลักฐานที่ชัดเจน แต่ Bean บอกว่าเขาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ อยากจะเห็นข้อพิสูจน์ร่องรอยว่าหนึ่งในดาวเคราะห์เหล่านั้นเป็นพิภพแห่งวารี ซึ่งนักวิทยาศาสตร์กำลังหวังว่าจะพิสูจน์ได้ด้วยกล้องเวบบ์ เราจะสามารถวิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของพวกมัน(ถ้าพวกมันมี) และดูว่าพวกมันเก็บน้ำได้อย่างไร Luque กล่าว นอกจากนี้งานวิจัยในอนาคตจะตรวจสอบว่าพิภพลักษณะนี้จะยังพบได้รอบๆ ดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงกว่าหรือไม่ เครื่องมือรุ่นใหม่ๆ กำลังจะช่วยให้เราได้ทำการตรวจสอบเหล่านี้

แหล่งข่าว sciencedaily.com : surprise finding suggest “water worlds” are more common than we thought
                sciencealert.com : a stray population of mysterious water worlds may have just been revealed
                space.com : new class of exoplanet! Half-rock, half-water worlds could be abodes for life