โลกฮือฮา!ค้นพบดาวเคราะห์ดวงแรกนอกกาแลกซี่

ดร.มติพล ตั้งมติธรรม ผู้เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ผ่านเฟซบุ๊กเมื่อว

ดร.มติพล ตั้งมติธรรม ผู้เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์ สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ผ่านเฟซบุ๊กเมื่อวันที่ 26 ต.ค.64 ระบุ “การค้นพบดาวเคราะห์ดวงแรกนอกกาแล็กซีของเรา​​

กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา (Chandra X-ray Observatory) ค้นพบหลักฐานที่อาจจะบ่งชี้ถึงการค้นพบดาวเคราะห์ในระบบดาว M51-ULS-1 ภายในกาแล็กซี M51 ซึ่งจะนับเป็นการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรก ที่อยู่นอกกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา

ปัจจุบัน (ณ​ วันที่ 26 ตุลาคม พ.ศ.2564) เรามีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะแล้วทั้งสิ้นกว่า 4,538 ดวง แต่ดาวเคราะห์ทั้งหมดในนั้นล้วนแล้วแต่เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกที่เราอาศัยอยู่ และอยู่ห่างออกไปไม่เกิน 3,000 ปีแสงด้วยกันทั้งนั้น

สาเหตุหนึ่งที่การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนั้นเป็นเรื่องที่ยาก เนื่องมาจากว่าดาวเคราะห์นั้นไม่ได้มีแสงสว่างในตัวมันเอง บวกกับโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากเมื่อเทียบกับระยะห่างถึงระบบสุริยะ เสียจนแทบไม่มีดาวเคราะห์ใดที่กล้องโทรทรรศน์ที่เรามีอยู่สามารถสังเกตแยกออกมาจากดาวฤกษ์ที่สว่างได้

วิธีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะส่วนมาก จึงอาศัยวิธีทรานสิท (transit method) ที่อาศัยการรอจังหวะประจวบเหมาะที่ดาวเคราะห์โคจรมาผ่านหน้าดาวฤกษ์ และบดบังแสงบางส่วนจากดาวฤกษ์ไปพอดี การสังเกตแสงที่หรี่ลงไปนี้ จึงเป็นวิธีหนึ่งที่เราสามารถยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้

เช่นเดียวกัน Rosanne Di Stefano จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด & สมิธโซเนียน (CfA) ในรัฐแมสซาชูเซตส์ สหรัฐฯ ก็ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศจันทรา ในการสังเกตรังสีเอ็กซ์จากวัตถุคู่ที่เปล่งรังสีเอ็กซ์ (X-ray bright binary) ซึ่งเกิดจากดาวนิวตรอนหรือหลุมดำที่ดึงดูดมวลจากดาวฤกษ์ข้างเคียงเข้าไป เมื่อสสารตกลงภายใต้แรงโน้มถ่วงและเกิดความร้อนสูง จึงปล่อยแสงออกมาใช่ช่วงรังสีเอ็กซ์

ในขณะที่กรณีดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์นั้น แสงอาจจะลดลงเพียงเศษเสี้ยวเดียวของแสงทั้งหมด เนื่องจากแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์นี้มีขนาดเล็กเป็นอย่างมาก (ดาวนิวตรอนมีขนาดเพียง 14 กม. ในขณะที่หลุมดำอาจยิ่งเล็กกว่านั้นอีก) ทุกๆ ครั้งที่มีดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้า มันจึงสามารถบดบังรังสีเอ็กซ์ที่ปลดปล่อยออกมาได้เกือบทั้งหมด ความแตกต่างอันสุดขั้วจากแสงที่สามารถสังเกตเห็นได้นี้จึงช่วยให้เราสามารถสังเกตเห็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างออกไปเป็นอย่างมากได้

ทีมวิจัยนี้ได้ใช้วิธีนี้ในการสังเกตระบบดาวคู่ M51-ULS-1 ที่อยู่ในกาแล็กซี M51 ระบบดาวคู่นี้มีหลุมดำหรือดาวนิวตรอนโคจรอยู่รอบๆ ดาวฤกษ์ข้างเคียงที่มีมวล 20 ของดวงอาทิตย์ ซึ่งพบว่าระหว่างที่เกิดการทรานสิทนั้น รังสีเอ็กซ์ที่ปล่อยออกมานั้นถูกบดบังไปโดยสิ้นเชิงตลอดระยะเวลา 3 ชั่วโมง ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ในระบบ M51-ULS-1 นี้น่าจะมีขนาดใกล้เคียงกับดาวเสาร์ และโคจรรอบดาวนิวตรอนหรือหลุมดำที่ระยะห่างประมาณสองเท่าเทียบกับระยะห่างระหว่างดาวเสาร์กับดวงอาทิตย์ของเรา

อย่างไรก็ตาม ในการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะโดยทั่วๆ ไปนั้นจะต้องมีการยืนยันซ้ำโดยการสังเกตการณ์เมื่อดาวเคราะห์วนกลับมาบดบังกันอีกครั้ง แต่เนื่องด้วยระยะห่างวงโคจรที่ทำให้ดาวดวงนี้มีคาบโคจรที่ยาวถึง 70 ปี จึงเป็นเรื่องยากที่จะยืนยันการค้นพบนี้่ด้วยการสังเกตการณ์ซ้ำอีกครั้ง

อีกความเป็นไปได้หนึ่งก็คือการบดบังแสงนี้อาจจะเกิดขึ้นจากวัตถุอื่น เช่น เมฆ หรือ ฝุ่น ที่มาบดบัง แต่ทีมนักวิจัยก็พบว่าความเป็นไปได้นี้เป็นไปได้ยากมาก เนื่องจากลักษณะที่ปรากฏของการบดบังนี้ไม่ได้สอดคล้องกับลักษณะของการบดบังโดยเมฆหรือฝุ่น แต่สอดคล้องเป็นอย่างยิ่งกับวัตถุเช่นดาวเคราะห์

ด้วยเหตุนี้ นี่จึงเป็นความเป็นไปได้สูงว่าวัตถุที่ค้นพบนี้อาจจะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรกที่อยู่นอกกาแล็กซีทางช้างเผือกที่เคยมีการค้นพบมา ซึ่งหากนี่เป็นดาวเคราะห์จริง ดาวเคราะห์ดวงนี้จะต้องผ่านประสบการณ์อันแสนโชกโชนเป็นอย่างมาก นอกไปจากจะต้องรอดจากการระเบิดซูเปอร์โนวาที่ให้กำเนิดดาวนิวตรอนหรือหลุมดำแล้ว ในอนาคตอันใกล้ดาวดวงนี้อาจจะต้องเจอกับการระเบิดซ้ำอีกครั้งในดาวฤกษ์ข้างเคียงที่อาจกำลังจะระเบิดและปลดปล่อยรังสีจำนวนมหาศาลมากระหน่ำซ้ำอีกได้

Di Stefano และนักวิจัยได้ทำการติดตามหา X-ray transit ในกาแล็กซีด้วยกันสามกาแล็กซี โดยใช้ทั้งกล้องจันทรา และ XMM-Newton ของ ESA การติดตามระบบดาวคู่ในรังสีเอ็กซ์กว่า 55 ระบบใน M51 อีก 64 ระบบใน M101 และอีกกว่า 119 ระบบใน M104 นำมาสู่การค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้

ซึ่งถัดจากนี้ ทีมนักวิจัยจะลองสืบค้นจากฐานข้อมูลของจันทรา และ XMM-Newton เพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบอื่นๆ ที่อาจจะเคยมีการบันทึกเอาไว้โดยบังเอิญแล้วก่อนหน้านี้ ซึ่งอาจจะนำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์นอกกาแล็กซีมากขึ้นในอนาคต นอกไปจากนี้ วิธีนี้ยังอาจจะนำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่อยู่ภายใต้สภาพแวดล้อมอันสุดขั้วเช่นการโคจรรอบ X-ray binary เช่นนี้ได้

ภาพ: ภาพ composite ระหว่างกาแล็กซี M51 ในช่วงคลื่นที่ตามองเห็น และช่วงรังสีเอ็กซ์ ภาพ optical (ซ้าย) และภาพวาดของดาวเคราะห์ M51-ULS-1 ในจินตนาการ (ขวา) โดย NASA/ESA/STScI/Grendler ภาพรังสีเอ็กซ์โดย NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al. ภาพวาดโดย NASA/CXC/M.Weiss
อ้างอิง:
[1] https://www.nasa.gov/…/chandra-sees-evidence-for…”

เกี่ยวกับผู้เขียน: hogsnow

แนะนำให้คุณ