TOI-201 ระบบดาวพลวัตสูง
นักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยนิวเมกซิโก ได้เผยแพร่งานวิจัยใหม่ที่ยืนยันว่ามีวัตถุสามดวงโคจรในระบบ TOI-201 ซึ่งมีพลวัตสูง
Ismael Mireles นักศึกษาปริญญาเอกที่แผนกฟิสิกส์และดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยนิวเมกซิโก โดยมี ศ Diana Dragomir เป็นที่ปรึกษา นำทีมวิจัย รายงานซึ่งมีชื่อว่า Uncovering the Rapidly Evolving Orbits of the Dynamic TOI-201 System" เผยแพร่ใน Science Advances ยืนยันว่าระบบแห่งนี้ประกอบด้วย ซุปเปอร์เอิร์ธ TOI-201d, ดาวเคราะห์ก๊าซคล้ายดาวพฤหัสอุ่น TOI-201b และดาวแคระน้ำตาล TOI-201c
เป้าหมายของงานวิจัยก็คือเพื่อแจกแจงคุณลักษณะของระบบดาวเคราะห์ TOI-201 เพื่อให้เข้าใจไม่เพียงแต่มีดาวเคราะห์อะไรอยู่ที่นั่นบ้าง แต่บอกว่าพวกมันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันอย่างมีพลวัตอย่างไรบ้าง Mireles กล่าว นี่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่าระบบดาวเคราะห์อย่างระบบของเราก่อตัวและพัฒนาอย่างไร
TOI-201d เป็นซุปเปอร์เอิร์ธหินที่มีขนาดราว 1.4 เท่าโลก และมีมวล 6 เท่าโลก โคจรครบรอบทุกๆ 5.85 วันซึ่งใกล้มากจนน่าจะร้อนเกินกว่าจะมีน้ำในสภาพของเหลวได้
ส่วน TOI-201b เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่มีมวลราวครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัสฯ โคจรครบรอบทุกๆ 53 วัน มันเป็นพฤหัสอุ่น(warm Jupiters) ซึ่งอยู่ระหว่างพฤหัสร้อน(hot Jupiters; คาบการโคจรเพียงไม่กี่วัน) กับดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อย่างพฤหัสฯ ในระบบของเราที่ใช้เวลา 12 ปี โดยตัวมันเองมีความน่าสนใจเนื่องจากนักดาราศาสตร์ไม่เข้าใจอย่างเต็มที่ว่ามันไปอยู่ในวงโคจรที่ถูกพบได้อย่างไร
ส่วนดาวแคระน้ำตาล TOI-201c เป็นวัตถุที่มีมวลสูงที่สุดนอกเหนือจากดาวฤกษ์ อยู่ในวงโคจรราว 8 ปี อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของมันเป็นตัวการให้เกิดพฤติกรรมปั่นป่วนในระบบ วงโคจรที่รีมากของมันซึ่งคล้ายกับวงโคจรดาวหางในระบบสุริยะของเรา ในบางช่วงมันวิ่งเข้าใกล้ดาวฤกษ์มากกว่าดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์ จากนั้นก็ถอยออกไปไกลกว่าวงโคจรดาวพฤหัสฯ เส้นทางที่รีรวมกับความเอียงของระนาบการโคจร สร้างความปั่นป่วนขึ้น
TOI-201c ยังเป็นวัตถุที่ผ่านหน้าที่มีคาบนานที่สุดเท่าที่เคยพบมาด้วย TOI-201c เป็นอัตลักษณ์เนื่องจากคาบที่นานมากของมัน และตำแหน่งในระบบที่มีดาวเคราะห์วงในกว่าอีก 2 ดวง Mireles กล่าว แคระน้ำตาลเกือบทั้งหมดที่พบจากการผ่านหน้าโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากกว่านี้อย่างมาก
ดาวแคระน้ำตาลเป็นวัตถุที่อยู่ก้ำกึ่งระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์ TOI-201c มีมวลราว 16 เท่าดาวพฤหัสฯ ทำให้มันอยู่เหนือรอยต่อการเผาดิวทีเรียม(deuterium-burning boundary) ขึ้นมาเล็กน้อย ซึ่งใช้แยกดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ออกจากแคระน้ำตาล แต่ก็ยังมีมวลไม่สูงพอที่จะจุดประกายการหลอมไฮโดรเจนอย่างในดาวฤกษ์ที่แท้จริง
นี่เป็นหนึ่งในระบบเพียงน้อยนิดที่ดูได้ว่าวงโคจรของดาวเคราะห์เปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในชั่วชีวิตของมนุษย์ มันให้หน้าต่างตามเวลาจริงที่หาได้ยากสู่ชีวิตเปี่ยมด้วยพลวัตของระบบดาวเคราะห์ Mireles อธิบาย ในความเป็นจริงแล้ว ใน 200 ปีจะมีวัตถุเพียงสองจากสามที่จะยังคงเกิดการผ่านหน้า
นักวิจัยใช้เทคนิคการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบแบบผสมผสานเพื่อยืนยันระบบนี้ วิธีการแรกคือการตรวจสอบสเปคตรัม(วิธีการความเร็วแนวสายตา-radial velocity) ซึ่งตรวจสอบการส่าย(wobble) ของดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นจากดาวเคราะห์ในวงโคจร และช่วยบอกมวลของพวกมัน
วิธีการที่สองคือการตรวจสอบปริมาณแสงในระหว่างเกิดการผ่านหน้า(transit photometry) ซึ่งบันทึกดาวที่มืดลงเล็กน้อยเมื่อมีดาวเคราะห์ผ่านหน้า ซึ่งใช้ TESS และการสำรวจภาคพื้นดินรวมถึงจาก ASTEP(Antarctic Search for Transiting Exoplanets) ในแอนตาร์กติกา ซึ่งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการวิเคราะห์ เนื่องจากตำแหน่งที่เป็นอัตลักษณ์และเข้าถึงสภาวะการสำรวจจากความมืดอย่างต่อเนื่อง 3-4 เดือนในช่วงฤดูหนาวแอนตาร์ติกา
ตั้งแต่เดือนมีนาคมจนถึงกันยายน เป็นกุญแจหลักในการศึกษาระบบดาวเคราะห์ที่มีคาบการโคจรที่ยาวอย่าง TOI-201
เทคนิคที่สามเป็นการตรวจสอบความคลาดเคลื่อนในช่วงเวลาการผ่านหน้า(transit timing variations; TTVs) ซึ่งตรวจสอบความคลาดเคลื่อนน้อยนิดในเวลาเมื่อการผ่านหน้าจากดาวเคราะห์เกิดขึ้น ซึ่งเป็นสัญญาณบอกถึงการมีแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์อื่นมาดึงรั้งไว้ และสุดท้าย นักวิจัยใช้การตรวจสอบตำแหน่งดาว(astrometry) ซึ่งใช้ข้อมูลจากดาวเทียมฮิพพาร์คอส(Hipparcos) และไกอา(Gaia) เพื่อตรวจสอบการขยับตำแหน่งของดาวบนท้องฟ้าที่เกิดน้อยนิดอันเนื่องจากวัตถุข้างเคียงมวลสูงที่มองไม่เห็น
Mireles บอกว่าการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบมักจะแสดงเพียงช่วงประเดี๋ยวในวิวัฒนาการของระบบ แต่แท้ที่จริงแล้ว ระบบเกือบทุกแห่งจะเปลี่ยนแปลงในเวลาระดับหลายล้านปี แต่สิ่งที่ทำให้ TOI-201 มีความพิเศษก็คือนักวิจัยสามารถมองเห็นการเปลี่ยนแปลงของระบบในเวลาจริงได้ วงโคจรของดาวเคราะห์เอียงเมื่อเทียบกันและกัน และเพราะอย่างนี้ พวกมันจึงค่อยๆ ดึงกันและกันเข้าสู่การเรียงตัวใหม่อย่างช้าๆ
ทีมสรุปว่าวงโคจรที่รีมากของ TOI-201c ได้ทำให้วงโคจรของดาวเคราะห์วงในกว่าอีกสองดวงรวนตามไปด้วยเมื่อวงโคจรของมันนำมันเข้าไปให้ดาวฤกษ์ ดร Amaury Triaud ศาสตราจารย์ด้านดาวเคราะห์นอกระบบวิทยาที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม และผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ กล่าวว่า โดยปกติแล้ว ดาวเคราะห์ก็เหมือนกับเมโทรนอม(metronome; เครื่องเคาะจังหวะ) โดยการผ่านหน้าแต่ละครั้งเกิดขึ้นเป๊ะตามคาบ
สถาปัตยกรรมการโคจรในระบบ TOI-201 เมื่อเทียบกับระบบของเรา ภาพแสดงวงโคจรของวัตถุทั้งสามใน TOI-201 เทียบกับดาวเคราะห์วงในและดาวพฤหัสฯ ในระบบของเรา วงโคจรของทั้ง TOI-201b และ TOI-201d อยู่ในวงโคจรของดาวพุธ ในขณะที่วงโคจรที่รีมากของ TOI-201c นำมันเข้ามาใกล้กว่าดาวอังคารและออกไปไกลกว่าดาวพฤหัสฯ
เมื่อเราสำรวจการผ่านหน้าของพฤหัสอุ่น TOI-201b แล้วก็พบกับความประหลาดใจอย่างมากเมื่อเกิดการรบกวนอย่างกระทันหัน ทำให้พฤหัสอุ่นผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของมันช้ากว่าที่คาดไว้ 30 นาที และเราก็รายงานการสำรวจ นักดาราศาสตร์คนอื่นๆ รอบโลกเองก็สังเกตเห็นสัญญาณที่น่าสนใจนี้ด้วย และเมื่อมาทำงานร่วมกัน ทีมก็น่าจะเริ่มเข้าใจระบบนี้ ต้องขอบคุณ ASTEP ที่สำรวจในความมืดมิดนานหลายเดือนที่พิสูจน์ได้
Dragomir กล่าวเสริมว่า นี่เป็นเรื่องที่สร้างความประหลาดใจเนื่องจากถ้าดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์(protoplanetary disk) ที่มีในช่วงต้นของชีวิตดาวฤกษ์ ก็คาดได้ว่าวงโคจรของพวกมันก็ควรจะใกล้เคียงกันเหมือนดาวเคราะห์ในระบบของเรา ดังนั้นคำถามต่อไปที่ต้องตอบของ TOI-201 ก็คือแล้ววัตถุทั้งสามมามีวงโคจรที่เอียงอย่างนี้ได้อย่างไร
คำตอบยังคงไม่ชัดเจน ทีมได้ตรวจสอบความเป็นไปได้ในหลายๆ ทาง ซึ่งก็ไม่สอดคล้องกับคำอธิบายทั่วไปโดยสามารถกำจัดปฏิสัมพันธ์ภายในดิสก์ออกไปได้ และการผ่านเข้าใกล้จากดาวฤกษ์ดวงหนึ่งก็ดูเป็นไปไม่ได้อย่างยิ่ง แบบจำลองเสมือนจริงเองก็บอกว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวเคราะห์-ดาวเคราะห์ก็สร้างระบบในปัจจุบันได้ เพียงแต่เกิดขึ้นได้ยาก คำอธิบายที่สมเหตุสมผลที่สุดเกี่ยวข้องกับการสั่นแบบหนึ่ง คือ von-Zeipel-Lidov-Kozai oscillation ซึ่งผลักดันโดยวัตถุข้างเคียงในระบบส่วนนอกที่ยังตรวจไม่พบ
นักวิจัยบอกว่าระบบ TOI-201 เทียบเคียงกับดาวเคราะห์นอกระบบอื่นๆ ที่วงโคจรก็ถูกดึงโดยดาวเคราะห์วงนอกที่มีขนาดใหญ่และวงโคจรรี อย่าง Kepler-419b, Kepler-448b และ Kepler-693b ในขณะที่ยืนยันดาวเคราะห์สองดวงในระบบ Kepler-419 และ Kepler-448 ได้แล้ว และดาวเคราะห์ดวงที่สองที่รีใน Kepler-693 ยังไม่ได้ยืนยันว่ามีอยู่จริง
จากแบบจำลองเสมือนจริงบอกว่า ในอีก 200 ปีข้างหน้าซุปเปอร์เอิร์ธจะไม่ผ่านหน้าเมื่อมองจากโลกแล้ว และอีกไม่กี่ร้อยปีต่อจากนั้น พฤหัสอุ่นก็จะไม่ผ่านหน้าด้วยและตามมาด้วยแคระน้ำตาล อย่างไรก็ตาม พวกมันจะเริ่มการผ่านหน้าดาวฤกษ์อีกครั้งในอีกหลายพันปี และก็จะมีวัฏจักรการเรียงตัวที่ผ่านหน้าและไม่ผ่านหน้าต่อไป นี่หมายความว่านักดาราศาสตร์จับ TOI-201 ได้ในช่วงการมองเห็นได้ชั่วคราวนี้
การผ่านหน้าครั้งต่อไปของ TOI-201c น่าจะเกิดขึ้นในวันที่ 26 มีนาคม 2031 ซึ่งจะให้โอกาสอันหาได้ยากในการสำรวจติดตามผลจากทั่วโลก ซึ่งรวมถึงจากนักวิทยาศาสตร์ภาคประชาชนด้วย จริงๆ นี่เป็นความพยายามกลุ่มใหญ่และอีกหลายปีเพื่อศึกษาระบบแห่งนี้ การสำรวจการผ่านหน้าทุกๆ ครั้งจาก ASTEP และ LCOGT และการสำรวจการส่ายใหม่ๆ จะค่อยๆ เปิดม่านหมอกและช่วยให้พบโครงสร้างสถาปัตยกรรมสามมิติของระบบ TOI-201 ได้ และสถาปัตยกรรมอันเป็นอัตลักษณ์นี้ก็จะเป็นหัวใจของปฏิสัมพันธ์พลวัตในอดีตที่มองไม่เห็นของระบบ Mireles สรุป
แหล่งข่าว phys.org : astronomers reveal always-changing multi-planet system
universetoday.com : TOI-201 planets are wobbling out of our line of sight
brighterside.news : strange hidden forces are shaping a rare three-body exoplanet system
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
