ห่างจากโลกเพียง 138 ปีแสง ดาวเคราะห์ที่น่าพิศวง

การศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบ HD-207496b แสดงให้เห็นว่ามีชั้นบรรยากาศเป็นก๊าซ มีมหาสมุทรโลก หรือมีทั้งสองอย่างรวมกัน และอาจหดตัวกลายเป็นซุปเปอร์เอิร์ธ ดาวเคราะห์ดวงนี้มีมวลและรัศมี 6.1 และ 2.25 เท่าของโลกตามลำดับ

สิ่งนี้สามารถช่วยนักวิทยาศาสตร์ในการอธิบายปริศนาในการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบ: ความแตกต่างของมวลระหว่างดาวเคราะห์ก๊าซที่มีขนาดเล็กกว่าดาวเนปจูนและดาวเคราะห์หินที่ใหญ่กว่าโลก อย่างไรก็ตาม เพื่ออธิบายบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบลึกลับดวงนี้ จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างใกล้ชิด

มีดาวเคราะห์นอกระบบหลายดวงที่แตกต่างกันอย่างมากในกาแลคซีของเรา ซึ่งมีความหลากหลาย ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะประมาณ 5,300 ดวงถูกค้นพบและตรวจสอบโดยนักดาราศาสตร์ในขณะที่เขียนบทความนี้ และมีดาวเคราะห์อีกเกือบสองเท่าที่เป็นผู้สมัคร

นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้ข้อมูลนี้ในการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อระบุรูปแบบในระบบดาวเคราะห์ และการค้นพบที่น่าสนใจประการหนึ่งก็คือ มีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวนน้อยมากที่มีการหมุนรอบตัวเองน้อยกว่าประมาณ 100 วัน และมีมวลระหว่าง 1.5 ถึง 2 เท่าของโลก

หุบเขารัศมีดาวเคราะห์เล็ก ๆ คือที่ตั้งนี้ ดาวเคราะห์หินคล้ายโลก ดาวศุกร์ และดาวอังคาร ซึ่งเราเรียกว่าซุปเปอร์เอิร์ธมักพบอยู่ข้างใต้

เราเรียกดาวเคราะห์ที่อยู่รอบๆ ดาวเคราะห์ว่าเนปจูนขนาดเล็กเนื่องจากมีลักษณะคล้ายกับดาวเนปจูนขนาดเล็กและมีชั้นบรรยากาศหนาแน่น

แม้ว่าสาเหตุของหุบเขายังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่หลักฐานที่เพิ่มขึ้นก็เริ่มชี้ไปในทิศทางที่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่เพื่อเป็นคำอธิบายที่เป็นไปได้ ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอาจมีมวลไม่เพียงพอที่จะรักษาแรงดึงดูดในชั้นบรรยากาศให้ต่ำกว่าระดับวิกฤต (ก๊าซระเหยโดยการแผ่รังสีของดาวฤกษ์)

เราตรวจพบโลกบางใบที่มีเงื่อนงำเกี่ยวกับกระบวนการนี้ และนักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาเพิ่มเติมโดยใช้ High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) บนกล้องโทรทรรศน์ขนาด 3.6 เมตรของหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรปที่หอดูดาวลาซิลลาในชิลี ติดตามผล เกี่ยวกับผู้สมัครที่ระบุโดย TESS กล้องโทรทรรศน์ล่าสัตว์นอกระบบสุริยะบนอวกาศของ NASA

นี่คือสิ่งที่ดึงดูดทีมงานข้ามชาติมาที่ HD-207496b ภายใต้การดูแลของนักดาราศาสตร์ Susana Barros แห่งมหาวิทยาลัยปอร์โตในโปรตุเกส

ด้วยเครื่องมือที่ละเอียดอ่อนที่ปรับให้เข้ากับแสงดาวที่จางลงอย่างน่าเหลือเชื่อ ซึ่งอาจพิสูจน์ได้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบโคจรผ่านหรือเคลื่อนผ่านระหว่างเรากับดาวฤกษ์ TESS สแกนพื้นที่ของท้องฟ้าเพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ

นักดาราศาสตร์สามารถคาดเดาการมีอยู่ของวัตถุที่โคจรรอบและคำนวณคาบของมันได้อย่างง่ายดาย หากการผ่านหน้าเหล่านี้เกิดขึ้นบ่อยครั้ง

นักดาราศาสตร์สามารถระบุรัศมีของวัตถุที่โคจรรอบได้โดยการวัดความลึกของการเคลื่อนตัวหรือระดับแสงดาวที่ถูกบดบัง หากทราบความสว่างของดาว

HARPS ค้นพบมาตรการที่แตกต่างออกไป ดาวเคราะห์นอกระบบมีแรงโน้มถ่วงของตัวเองเมื่อมันหมุนรอบดาวฤกษ์ ในทางเทคนิคแล้ว ดาวเคราะห์นอกระบบไม่ได้หมุนรอบดาวฤกษ์ แต่จะหมุนรอบศูนย์กลางมวลที่ใช้ร่วมกันหรือ barycenter ดาวฤกษ์กระดิกไปมาในจุดนั้นเพียงชั่วครู่เพราะพวกมันมีมวลมากกว่าดาวเคราะห์ที่พวกมันโคจรอยู่มาก

HARPS สามารถตรวจจับสิ่งนี้ได้ ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีของดาวจะแปรผันเมื่อมันกระดิกเข้าหาและออกห่างจากเรา หดตัวเมื่อเข้าใกล้และยืดออกเมื่อเข้าใกล้ นักดาราศาสตร์ยังสามารถระบุมวลของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้เนื่องจากมีผลต่อระยะทางที่ดาวฤกษ์เดินทาง

ความหนาแน่นของดาวเคราะห์สามารถระบุได้เมื่อคุณมีความรู้เรื่องมวลและรัศมีของมัน ที่นี่สิ่งต่าง ๆ เริ่มน่าสนใจจริง ๆ เพราะความหนาแน่นสามารถใช้กำหนดองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบได้

พวกเขาหันไปหา HARPS เพื่อดูอย่างใกล้ชิดเมื่อ TESS ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบใกล้หุบเขารัศมีซึ่งมีรัศมี 2.25 เท่าของโลกและโคจรรอบดาวแคระสีส้มที่เรียกว่า HD-207496 เป็นเวลา 6.44 วัน HD-207496b มีมวลประมาณ 6.1 เท่าของโลก ตามการวัดของ HARPS

แสดงว่าดาวเคราะห์นอกระบบมีมวลประมาณ 3.27 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร นั่นแสดงว่าองค์ประกอบของ HD-207496b ไม่ได้เป็นหินทั้งหมด เนื่องจากมีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของโลกที่ 5.51 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร เพื่อกำหนดว่าเอกภพทำมาจากอะไร นักวิจัยใช้การสร้างแบบจำลอง

นักวิจัยสรุปว่า HD-207496b มีความหนาแน่นต่ำกว่าโลก ดังนั้นพวกเขาจึงคาดการณ์ว่า HD-207496b มีก๊าซและ/หรือน้ำในปริมาณมาก เราอนุมานได้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีเปลือกโลกที่อุดมด้วยน้ำ เปลือกโลกที่อุดมด้วยก๊าซ หรือทั้งสองอย่างรวมกันจากแบบจำลองโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์

ตามการจำลองการระเหยของชั้นบรรยากาศที่อุดมด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมบนดาวเคราะห์นอกระบบนั้นจะเกิดขึ้นเพียงชั่วคราว เนื่องจากดาวฤกษ์จะดึงชั้นบรรยากาศออกจากโลกทั้งหมดภายใน 520 ล้านปี นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่า HD-207496b เป็นโลกมหาสมุทรที่แห้งแล้งอยู่แล้วเพราะชั้นบรรยากาศได้หายไปแล้ว

ผู้เชี่ยวชาญคาดว่าดาวเคราะห์จะมีทั้งน้ำและ H/He และตกลงมาตรงกลางแบบจำลองทั้งสองนี้

อายุประมาณ 520 ล้านปี ดาวฤกษ์ HD-207496 ยังเป็นดาวที่ยังเด็กอยู่ หาก HD-207496b กลายเป็นซุปเปอร์เอิร์ธเปล่าๆ จริง ๆ มันจะเป็นโอกาสพิเศษที่จะสำรวจหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเหล่านี้ในช่วงก่อตัวหลายปีก่อนที่สิ่งนั้นจะเกิดขึ้น

ธรรมชาติที่แท้จริงของโลกลึกลับนี้—รวมถึงชะตากรรมสุดท้าย—ควรได้รับการเปิดเผยโดยการศึกษาติดตามผลเพื่อระบุลักษณะของชั้นบรรยากาศ หากมี

ดาวเคราะห์ลึกลับดวงนี้อาจกลายเป็นโลกแห่งน้ำได้

ดาวเคราะห์นอกระบบลึกลับที่อยู่ห่างจากโลกเพียง 138 ปีแสงอาจอยู่ในกระบวนการเปลี่ยนแปลง

การวิเคราะห์ดาวเคราะห์นอกระบบที่ชื่อว่า HD-207496b เผยให้เห็นว่าโลกซึ่งมีมวลและรัศมี 6.1 และ 2.25 เท่าของโลกตามลำดับ มีชั้นบรรยากาศก๊าซ มหาสมุทรโลก หรือทั้งสองอย่างผสมกัน และอาจเป็นได้ หดตัวลงกลายเป็นซุปเปอร์เอิร์ธ

สิ่งนี้สามารถช่วยนักดาราศาสตร์ไขปริศนาในการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบ ช่องว่างระหว่างมวลของดาวเคราะห์หินที่ใหญ่กว่าโลกกับดาวเคราะห์แก๊สที่เล็กกว่าดาวเนปจูน แต่จะต้องตรวจสอบดาวเคราะห์นอกระบบที่น่าพิศวงให้ละเอียดยิ่งขึ้นเพื่อระบุลักษณะชั้นบรรยากาศของมัน

มันเป็นกาแลคซีที่มีความหลากหลาย มีดาวเคราะห์นอกระบบที่แตกต่างกันมาก นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบและยืนยันโลกนอกระบบสุริยะแล้วประมาณ 5,300 ใบในขณะที่เขียนบทความนี้ โดยมีเกือบสองเท่าของจำนวนที่ยังไม่ได้ยืนยัน

ด้วยข้อมูลนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถทำการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อหาแนวโน้มในระบบดาวเคราะห์ สิ่งหนึ่งที่น่าสนใจที่เราได้เรียนรู้คือ มีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวนน้อยมากที่มีมวลระหว่าง 1.5 ถึง 2 เท่าของโลก โดยมีวงโคจรสั้นกว่า 100 วัน

สิ่งนี้เรียกว่าหุบเขารัศมีดาวเคราะห์ขนาดเล็ก ด้านล่าง เรามักพบโลกหิน เช่น โลก ดาวศุกร์ และดาวอังคาร เราเรียกพวกมันว่าซุปเปอร์เอิร์ธ

เหนือขึ้นไป เราพบโลกที่มีชั้นบรรยากาศหนา เช่น ดาวเนปจูนจิ๋ว และเราเรียกพวกมันว่าดาวเนปจูนจิ๋ว

สาเหตุของหุบเขายังไม่ชัดเจนนัก แต่หลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นกำลังเริ่มบ่งชี้ว่าความใกล้ชิดกับดาวฤกษ์แม่นั้นมีบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ เป็นไปได้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมีมวลไม่มากพอที่จะทำให้แรงโน้มถ่วงยึดเกาะกับชั้นบรรยากาศได้ (ก๊าซถูกระเหยโดยการแผ่รังสีของดาวฤกษ์)

เราตรวจพบโลกบางใบที่มีเงื่อนงำเกี่ยวกับกระบวนการนี้ และนักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาเพิ่มเติมโดยใช้ High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) บนกล้องโทรทรรศน์ขนาด 3.6 เมตรของหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรปที่หอดูดาวลาซิลลาในชิลี ติดตามผล เกี่ยวกับผู้สมัครที่ระบุโดย TESS กล้องโทรทรรศน์ล่าสัตว์นอกระบบสุริยะบนอวกาศของ NASA

นี่คือสิ่งที่นำทีมระหว่างประเทศที่นำโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Susana Barros แห่งมหาวิทยาลัยปอร์โตในโปรตุเกสไปที่ HD-207496b

TESS มองหาดาวเคราะห์นอกระบบด้วยการจ้องมองที่ท้องฟ้า เครื่องมือที่ละเอียดอ่อนของมันปรับให้เข้ากับแสงดาวที่จางมากซึ่งอาจเป็นหลักฐานของการโคจรของดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรผ่านหรือผ่านหน้าระหว่างเรากับดาวฤกษ์

หากการผ่านหน้าเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ นักดาราศาสตร์สามารถอนุมานการมีอยู่ของวัตถุที่โคจรรอบและกำหนดคาบของมันได้อย่างง่ายดาย

หากทราบความสว่างของดาวฤกษ์ ความลึกของการผ่านหน้าลดลง – แสงดาวถูกบังไว้มากน้อยเพียงใด – ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณรัศมีของวัตถุที่โคจรรอบได้

HARPS ตรวจพบเมตริกอื่น เมื่อดาวเคราะห์นอกระบบโคจรรอบดาวฤกษ์ มันจะออกแรงดึงจากแรงโน้มถ่วงของมันเอง ดาวเคราะห์นอกระบบไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ในทางเทคนิค วัตถุทั้งสองโคจรรอบจุดศูนย์กลางมวลร่วมกันที่เรียกว่า barycenter เนื่องจากดาวฤกษ์มีมวลมากกว่าโลกมาก พวกมันจึงไม่เคลื่อนที่มากนัก แทนที่จะกระดิกไปมาในจุดนั้นเพียงชั่วครู่

นี่คือสิ่งที่ HARPS สามารถวัดได้ เมื่อดาวกระดิกเข้าหาและออกห่างจากเรา ความยาวคลื่นของแสงจะเปลี่ยนไป บีบอัดเมื่อดาวเคลื่อนเข้ามาใกล้และยืดออกเมื่อดาวเคลื่อนออก การเคลื่อนที่ของดาวจะขึ้นอยู่กับมวลของดาวเคราะห์นอกระบบ ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงสามารถคำนวณได้เช่นกัน

เมื่อคุณทราบมวลและรัศมีของดาวเคราะห์นอกระบบแล้ว คุณสามารถรวมเข้าด้วยกันเพื่อคำนวณความหนาแน่นได้ นี่คือจุดที่น่าสนใจจริงๆ เพราะความหนาแน่นสามารถใช้อนุมานว่าดาวเคราะห์นอกระบบทำมาจากอะไร

เมื่อ TESS หยิบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขึ้นมาใกล้กับหุบเขารัศมี ซึ่งมีรัศมี 2.25 เท่าของโลก และโคจรรอบ 6.44 วัน โดยมีดาวแคระสีส้มชื่อ HD-207496 พวกเขาพาไปที่ HARPS เพื่อดูใกล้ๆ ข้อมูล HARPS เปิดเผยว่า HD-207496b มีมวลประมาณ 6.1 เท่าของโลก

นั่นหมายความว่าดาวเคราะห์นอกระบบมีความหนาแน่นประมาณ 3.27 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าโลก 5.51 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และแสดงว่าองค์ประกอบของ HD-207496b ไม่ได้เป็นหินทั้งหมด ดังนั้นนักวิจัยจึงสร้างแบบจำลองเพื่อดูว่าโลกนี้สร้างมาจากอะไร

“เราพบว่า HD-207496b มีความหนาแน่นต่ำกว่าโลก และด้วยเหตุนี้เราคาดว่า HD-207496b จะมีส่วนประกอบของน้ำและ/หรือก๊าซในปริมาณมาก” นักวิจัยเขียนไว้ในรายงานของพวกเขา “จากแบบจำลองโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ เราสรุปได้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีเปลือกโลกที่อุดมด้วยน้ำ เปลือกโลกที่อุดมด้วยก๊าซ หรือทั้งสองอย่างผสมกัน”

การสร้างแบบจำลองการระเหยเผยให้เห็นว่าหากดาวเคราะห์นอกระบบมีบรรยากาศที่อุดมด้วยแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียม สถานะนั้นจะเกิดขึ้นชั่วคราว ดาวฤกษ์จะลอกดาวเคราะห์นอกระบบออกทั้งหมดภายใน 520 ล้านปี อาจเป็นไปได้ว่าชั้นบรรยากาศหายไปแล้ว และ HD-207496b ก็กลายเป็นโลกใต้มหาสมุทรไปแล้ว

“โดยทั่วไป” นักวิจัยเขียน “เราคาดว่าดาวเคราะห์จะมีทั้งน้ำและเปลือก H/He และอยู่ระหว่างแบบจำลองทั้งสองนี้”

ดาวฤกษ์ HD-207496 มีอายุค่อนข้างน้อย ประมาณ 520 ล้านปี นั่นหมายความว่ามันเป็นโอกาสที่หาได้ยากในการศึกษาอายุของหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ก่อนที่จะเปลี่ยนเป็นซุปเปอร์เอิร์ธที่เปลือยเปล่า หากมี HD-207496b อยู่จริง

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ berberecho.net