สำรวจวงแหวนดาวเคราะห์ต่างระบบ

27 เม.ย. 2560 รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
การศึกษาระบบสุริยะต่างถิ่นก้าวหน้าไปไกลถึงขั้นสำรวจวงแหวนของดาวเคราะห์ต่างระบบแล้ว

ในระบบสุริยะของเรามีดาวเคราะห์ที่มีวงแหวนอยู่ถึงสี่ดวง นั่นคือ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน เป็นครึ่งหนึ่งของดาวเคราะห์ทั้งหมด

แต่นอกระบบสุริยะของเราออกไป ซึ่งมีดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นที่พบแล้วกว่าสามพันดวง ในจำนวนนี้มีดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่พบว่ามีวงแหวน ดาวเคราะห์ดวงนั้นคือ เจ 1407 บี (J1407b) ซึ่งพบว่ามีอภิมหาวงแหวนล้อมรอบอยู่ วงแหวนของดาวเคราะห์ดวงนี้กว้างถึงราวหนึ่งหน่วยดาราศาสตร์หรือเท่ากับระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ 

เหตุใดจึงพบวงแหวนของดาวเคราะห์ต่างระบบน้อยนัก? จะเป็นเป็นเพราะการตรวจหาวงแหวนดาวเคราะห์ต่างระบบเป็นเรื่องยาก หรือว่าเป็นเพราะไม่ค่อยจะมีวงแหวนจริง ๆ นี่เป็นคำถามคาใจนักดาราศาสตร์มานาน 

เพื่อจะตอบคำถามนี้ มะซะตะกะ อะอิซะวะ จากมหาวิทยาลัยโตเกียวและคณะจึงลงมือค้นหาวงแหวนของดาวเคราะห์ต่างระบบ โดยสุ่มสำรวจดาวเคราะห์ต่างระบบจำนวน 89 ดวง โดยคัดเฉพาะดาวเคราะห์ต่างระบบที่ถูกค้นพบโดยการสังเกตการผ่านหน้าดาวฤกษ์และมีคาบโคจรยาว 

เหตุที่ต้องเลือกเฉพาะดาวเคราะห์คาบยาวเนื่องจากดาวเคราะห์คาบยาวมีวงโคจรกว้าง จึงอยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่มาก มีโอกาสที่วงแหวนจะคงอยู่ได้เป็นเวลานานมากกว่า ส่วนดาวเคราะห์ที่มีคาบสั้นมีวงโคจรแคบ อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ ได้รับความร้อนจากดาวฤกษ์มาก เป็นสภาพที่ไม่เอื้อต่อการคงสภาพวงแหวนซึ่งประกอบด้วยสารจำพวกน้ำแข็งเป็นหลัก

ส่วนเหตุที่ต้องเลือกดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ เพราะวงแหวนของดาวเคราะห์มีมวลต่ำมากเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ทั้งดวง การค้นหาวงแหวนโดยใช้วิธีสำรวจดาวเคราะห์ต่างระบบวิธีอื่นซึ่งต้องอาศัยอิทธิพลทางความโน้มถ่วงจึงแทบเป็นไปไม่ได้ การศึกษาวงแหวนโดยสำรวจการผ่านหน้าจึงเป็นทางเลือกที่ดี นอกจากนี้ การสำรวจการผ่านหน้ายังให้ข้อมูลด้านสเปกตรัมซึ่งอาจบอกองค์ประกอบทางเคมีของระบบดาวเคราะห์นั้นได้อีกด้วย

การค้นพบวงแหวนจากการผ่านหน้าไม่ใช่เทคนิคใหม่ นักดาราศาสตร์ค้นพบวงแหวนของดาวยูเรนัสจากปรากฏการณ์คล้ายกันนี้ ย้อนหลังไปในปี 2520 เจมส์ เอลลิออตเอ็ดเวิร์ด กันแฮม และเจสซิกา มิงก์ ได้สำรวจดาวยูเรนัสเคลื่อนบังดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่อยู่เบื้องหลัง การสำรวจการบังดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ให้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของดาวเคราะห์และบรรยากาศได้ นักดาราศาสตร์คณะนี้สังเกตว่า ก่อนที่ดาวยูเรนัสจะเข้าบังดาวฤกษ์ แสงดาวฤกษ์ลดลงเล็กน้อยเป็นช่วงสั้น ๆ ห้าครั้ง และหลังจากที่ดาวยูเรนัสบังผ่านพ้นไปแล้ว แสงดาวฤกษ์ก็ลดลงเล็กน้อยเป็นช่วงสั้น ๆ ห้าครั้งเช่นกัน แสงดาวที่ลดลงไปเกิดจากวงแหวนห้าวงของดาวยูเรนัสบังแสงของดาวฤกษ์นั่นเอง

อะอิซะวะและคณะได้เปรียบเทียบกราฟความสว่างที่วัดได้กับกราฟความสว่างจากแบบจำลองที่สร้างขึ้นโดยให้เงื่อนไขว่าเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่มีวงแหวน หากกราฟความสว่างทั้งคู่เหมือนกัน ก็เชื่อได้ว่าดาวเคราะห์ดวงนั้นเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่มีวงแหวน แต่ถ้าหากกราฟความสว่างจากสองแหล่งต่างกันมาก ก็อาจเป็นเพราะว่าดาวเคราะห์ดวงนั้นมีวงแหวน หรืออาจมีสิ่งอื่นที่ทำให้กราฟความสว่างไม่เป็นไปตามแบบจำลอง

แล้วเขาก็พบดาวเช่นว่าจริง ๆ ดาวดวงนี้มีชื่อว่า เคไอซี 10403228 (KIC 10403228) เป็นดาวเคราะห์ของดาวแคระแดงดวงหนึ่ง เมื่อสร้างแบบจำลองใหม่โดยให้ดาวเคราะห์มีวงแหวนล้อมรอบแล้ว กราฟความสว่างที่ได้ตรงกับที่ได้จากการสังเกตการณ์มากกว่า 

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คณะนี้ยอมรับว่า วงแหวนอาจไม่ใช่คำตอบเดียว มีความเป็นไปได้อื่นอีกที่อาจให้กราฟความสว่างสอดคล้องกับที่ได้จากสำรวจเช่นกัน เช่น ดาวฤกษ์แม่เป็นระบบดาวคู่ที่ดาวอีกดวงหนึ่งมีจานฝุ่นล้อมรอบ หรือดาวฤกษ์ของระบบสุริยะนี้เป็นระบบดาวสามดวง 

ดังนั้น หากจะชี้ชัดว่าดาวเคไอซี 10403228 มีวงแหวนจริงหรือไม่ ต้องมีการสำรวจด้วยวิธีอื่น เช่นการถ่ายภาพด้วยความละเอียดสูง หรือการศึกษาสเปกตรัมมาช่วยอีกทางหนึ่ง

ที่มา:

ข่าวที่คล้ายกัน: