ตรวจสอบมวลและระยะทางสู่ดาวเคราะห์พเนจร
ในขณะที่ดาวเคราะห์เกือบทั้งหมดที่เราคุ้นเคยจะเกาะติดอย่างเหนียวแน่นกับดาวฤกษ์แม่ของพวกมันในวงโคจรที่ทำนายได้ แต่มีดาเวคราะห์บางส่วนที่ถูกผลักออกจากวงโคจร ไปล่องลอยทั่วอวกาศโดยไม่ได้ยึดเกาะด้วยแรงโน้มถ่วงกับวัตถุใดเป็นพิเศษ นักดาราศาสตร์เรียกดาวเคราะห์ที่โดดเดี่ยวเหล่านี้ว่า ดาวเคราะห์พเนจรหรือดาวเคราะห์ที่ล่องลอยอย่างเป็นอิสระ(rogue/free-floating planets)
ล่าสุด มีการจำแนกดาวเคราะห์พเนจรดวงหนึ่งได้ และนักดาราศาสตร์ยังสามารถคำนวณมวลและระยะทางจากโลกได้ด้วย การศึกษาใหม่สองงานซึ่งเผยแพร่ใน Science อธิบายการสำรวจที่ใช้โชคจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและในอวกาศ ช่วยให้คำนวณค่าเหล่านั้นได้อย่างไร
วิธีการที่ใช้เพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบอื่นๆ อ้างอิงกับดาวฤกษ์แม่ ยกตัวอย่างเช่น ดาวเคราะห์หลายดวงถูกพบผ่านวิธีการผ่านหน้า(transit method) เมื่อดาวเคราะห์ถูกพบจากแสงดาวฤกษ์แม่ที่มืดลงอย่างเป็นคาบเวลาแน่นอน เมื่อดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์ อีกวิธีการหนึ่งเป็นการตรวจจับการส่าย(wobble) ของดาวฤกษ์แม่อันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ แน่นอนว่าเมื่อไม่มีดาวฤกษ์แม่ วิธีการเหล่านี้ก็ใช้หาดาวเคราะห์ไม่ได้ เหนืออื่นใดคือ ดาวเคราะห์ไม่สามารถเปล่งแสงในตัวมันเอง
บน การตรวจสอบความเร็วแนวสายตา(radial velocity method) ซึ่งตรวจสอบการขยับเข้าและถอยออกของดาวฤกษ์ซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ทำให้ดาวส่าย(wobble) ล่าง การตรวจสอบปริมาณแสงที่ลดลงเมื่อมีดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านหน้า(transit method) ดาวฤกษ์ ได้กันแสงดาวส่วนน้อยๆ ไว้
ทางเดียวที่นักดาราศาสตร์สามารถใช้ตรวจจับดาวเคราะห์พเนจรก็คือผ่านเหตุการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงแบบจุลภาค(microlensing events) ซึ่งเป็นผลจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อแสงจากวัตถุที่พื้นหลัง ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อแสงจากดาวฤกษ์ที่ห่างไกลสว่างขึ้นอย่างฉับพลันในสายตาผู้สังเกตการณ์(กล้องโทรทรรศน์) ราวกับว่ามีแว่นขยายอยู่ตรงหน้ามัน การขยายแสงนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ทราบว่ามีบางสิ่งที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ห่างไกล
ในทางทฤษฎีแล้ว เลนส์แบบจุลภาคช่วยให้คำนวณมวลของวัตถุที่ผ่านมาคั่นกลางได้โดยการวิเคราะห์ว่าแสงบิดเลี้ยวและถูกขยายไปมากแค่ไหน แต่จะไม่ทราบระยะทางของวัตถุก็ทำให้นักดาราศาสตร์ไม่ทราบมวลที่แน่นอน เนื่องจากกราฟแสงเลนส์จุลภาคลักษณะเดียวกัน อาจเกิดจากผลรวมของมวลและระยะทางที่แตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อไม่ทราบคุณสมบัติหนึ่ง ก็ไม่สามารถแน่ใจในอีกคุณสมบัติหนึ่งได้(mass-distance degeneracy) จึงทำได้แค่การประมาณ
แต่เลนส์แบบจุลภาคของดาวเคราะห์พเนจรพิเศษดวงนี้ ถูกสำรวจผ่านกล้องโทรทรรศน์หลายตัวบนโลกและในอวกาศ เหตุการณ์เลนส์เริ่มแรกถูกพบโดยกล้องภาคพื้นดินหลายตัวในชิลี, อาฟริกาใต้ และออสเตรเลียในวันที่ 3 พฤษภาคม 2024 และหลังจากดาวเทียมไกอา(Gaia) สำรวจโดยทีมวิจัยสองทีม จึงมีชื่อสองชื่อคือ KMT-2024-BLG-0792 และ OGLE-2024-BLG-0516
เลนส์แบบจุลภาค ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ดวงหนึ่งทำหน้าที่เป็นเลนส์ความโน้มถ่วงให้กับดาวฤกษ์ที่พื้นหลังในใจกลางกาแลคซี ภาพขยายสองภาพของแหล่งแสงล้อมรอบดาวเคราะห์ เป็นปรากฏการณ์ประหลาดที่เรียกว่า วงแหวนไอน์สไตน์(Einstein ring)
และต้องขอบคุณช่วงเวลาที่เกิดเหตุการณ์ ไกอาที่เกษียณแล้ว อยู่ในตำแหน่งที่ดีเยี่ยมในการตรวจสอบที่ช่วยให้คำนวณระยะทางถึงดาวเคราะห์ได้ การสำรวจจากจุดที่แตกต่างกันสองจุดและสัญญาณแสงที่มีเวลาเหลื่อมกันเล็กน้อย ช่วยให้ทีมคำนวณพารัลแลกซ์เลนส์แบบจุลภาค(microlensing parallax) ได้และจึงทราบระยะทาง
บังเอิญที่เหตุการณ์เลนส์แบบจุลภาค KMT-2024-BLG-0792 และ OGLE-2024-BLG-0516 อยู่ใกล้กับเกือบแนวตั้งฉากกับทิศทางแกนการควงส่ายของไกอา เรขาคณิตที่พบได้ยากนี้ทำให้ไกอาสำรวจเหตุการณ์ได้ 6 ครั้งตลอดช่วง 16 ชั่วโมง เริ่มจากช่วงขยายแสงเกือบสูงที่สุด ผู้เขียนการศึกษา เขียนไว้
จากข้อมูล ทีมพบว่าดาวเคราะห์มีมวลราว 22% มวลดาวพฤหัสฯ หรือต่ำกว่ามวลดาวเสาร์เล็กน้อย พวกเขาคำนวณว่าดาวเคราะห์อยู่ที่ราว 3000 พาร์เซค(หรือเกือบ 1 หมื่นปีแสง) ในทิศทางสู่ใจกลางทางช้างเผือก การวิเคราะห์สเปคตรัมยังพบว่าดาวฤกษ์ที่ดาวเคราะห์ผ่านหน้านั้น เป็นดาวชนิดยักษ์แดง
ภาพจากศิลปินแสดงเหตุการณ์เลนส์แบบจุลภาค KMT-2024-BLG-0792/0GLE-2024-BLG-0516 ซึ่งสำรวจพร้อมกันจากหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินและในอวกาศโดยดาวเทียมไกอา
การจำแนกดาวเคราะห์พเนจรก่อนหน้านี้คิดกันว่าพวกที่มีมวลต่ำกว่าดาวพฤหัสฯ เป็นไปได้มากที่จะเป็นดาวเคราะห์ที่ก่อตัวในดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์
(protoplanetary disk) และต่อมาก็ถูกเตะออกมา ยังเคยจำแนกวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่าล่องลอยเป็นอิสระในอวกาศ แต่ก็น่าจะเป็นดาวแคระน้ำตาล(brown dwarf) มากกว่า ซึ่งเป็นวัตถุที่เรียกว่า ดาวฤกษ์แท้ง(failed star) ซึ่งมีมวลสูงเกินกว่าจะเป็นดาวเคราะห์ แต่ก็ยังต่ำเกินกว่าจะเป็นดาวฤกษ์ที่แท้จริง
นักวิจัยเบื้องหลังการค้นพบบอกว่าดาวเคราะห์พเนจรชนิดเหล่านี้ควรจะพบในทางช้างเผือกในจำนวนที่มากกว่าที่เราตระหนัก การศึกษาทางทฏษฎีการก่อตัวระบบดาวเคราะห์บอกว่าพวกมันน่าจะมีอยู่ดาษดื่นในทางช้างเผือก มากกว่าจำนวนดาวฤกษ์ในกาแลคซีหลายเท่า Andrzej Udalski นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยวอร์ซอว์ ในโปแลนด์ ผู้เขียนร่วมการศึกษางานหนึ่ง กล่าว
Subo Dong ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเป่ยจิง ในจีน กล่าวว่า การค้นพบของเรายิ่งให้หลักฐานเพิ่มเติมว่ากาแลคซีอาจจะมีดาวเคราะห์พเนจรอยู่เกลื่อน เขาเป็นผู้เขียนนำรายงาน A free-floating-planet microlensing event caused by a Saturn-mass object ส่วนเหตุการณ์เดียวกัน เป็นรายงานการใช้การสำรวจเลนส์แบบจุลภาคพร้อมกันจากภาคพื้นดินและอวกาศ Two views of a rogue planet โดย Gavin A. L. Coleman
ภาพอธิบายปรากฏการณ์พารัลแลกซ์เลนส์แบบจุลภาค
เลนส์แบบจุลภาคก่อนหน้านี้ได้แสดงช่องว่างในการกระจายขนาด(รัศมี) ซึ่งเรียกกันว่า ทะเลทรายไอน์สไตน์(Einstein desert) ซึ่งเป็นจุดแบ่งดาวเคราะห์ออกจากแคระน้ำตาล ทีมบอกว่าช่องว่างนี้สมเหตสมผลเนื่องจากมีความเป็นไปได้น้อยกว่าที่จะผลักดาวเคราะห์ที่มีมวลสูงออกมาเนื่องจากกระบวนการทางพลวัต ผู้เขียนบอกว่า แม้ว่าจะไม่สามารถตรวจสอบมวลดาวเคราะห์ที่ล่องลอยอย่างเป็นอิสระก่อนหน้านี้ได้โดยตรง แต่การประเมินทางสถิติบ่งชี้ว่าพวกมันเป็นวัตถุมวลกึ่งเนปจูน ซึ่งไม่ได้ยึดเกาะกับระบบ หรืออยู่ในวงโคจรที่กว้างมากๆ
วัตถุลักษณะนี้อาจถูกสร้างจากปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงที่รุนแรงภายในระบบดาวเคราะห์ที่ให้กำเนิดพวกมัน เราสรุปว่ากระบวนการทางพลวัตที่ปั่นป่วนอย่างรุนแรงปรับเปลี่ยนจำนวนของวัตถุมวลใกล้เคียงดาวเคราะห์ ทั้งพวกที่ยังคงเกาะกับดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน และพวกที่ถูกขับออกมาล่องลอยอย่างเป็นอิสระ
นักวิจัยคาดหวังว่าการค้นพบดาวเคราะห์พเนจรจะเพิ่มขึ้นมากในอนาคตอันใกล้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน(Nancy Grace Roman space telescope) ซึ่งมีกำหนดส่งออกสู่อวกาศในปี 2027 ซึ่งจะสแกนท้องฟ้าในแสงอินฟราเรดได้เร็วกว่ากล้องฮับเบิล 1 พันเท่า นอกจากนี้ ผู้เขียนยังบอกว่า การสำรวจเหตุการณ์เลนส์แบบจุลภาคพร้อมกันทั้งภาคพื้นดินและจากอวกาศ น่าจะปรับใช้ในการวางแผนปฏิบัติการการสำรวจในอนาคต และน่าจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นว่าดาวเคราะห์ก่อตัวทั่วกาแลคซีได้อย่างไร
แหล่งข่าว phys.org : astronomers measure both mass and distance of a rogue planet for the first time
sciencealert.com : astronomers measure the mass of a planet with no star for the first time
space.com : astronomers detect rare “free floating” exoplanet 10,000 light-years from Earth
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
