สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ฮับเบิล-เคปเลอร์พบหลักฐานของดวงจันทร์ต่างระบบ

ฮับเบิล-เคปเลอร์พบหลักฐานของดวงจันทร์ต่างระบบ

5 ต.ค. 2561
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
การค้นหาดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่นก้าวไปอีกขั้นหนึ่งแล้ว เมื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์พบหลักฐานของดวงจันทร์ของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่น

ระบบสุริยะนี้คือระบบสุริยะของดาว เคปเลอร์-1625 (Kepler-1625) ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 8,000 ปีแสงในทิศทางของกลุ่มดาวหงส์ ดาวเคราะห์บริวารของดาวดวงนี้คือ ดาวเคปเลอร์-1625 บี (Kepler-1625b) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ มีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดีหลายเท่า

การค้นพบนี้เป็นของ อเล็กซ์ ทีชีย์ และ เดวิด คิปปิง นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียในนิวยอร์ก ทั้งสองได้วิเคราะห์ข้อมูลของดาวเคราะห์ต่างระบบ 284 ดวงที่ค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ โดยคัดเฉพาะดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรค่อนข้างกว้าง นั่นคือมีคาบโคจรนานเกิน 30 วัน แล้วเขาก็พบว่าหนึ่งในจำนวนนั้นคือ ดาวเคปเลอร์-1625 บี มีสัญญาณการผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่ผิดสังเกต ซึ่งนำมาสู่การตั้งสมมุติฐานว่าเกิดจากดวงจันทร์บริวาร

วิธีการค้นหาดาวเคราะห์ของกล้องเคปเลอร์ เป็นการแปลผลจากปรากฏการณ์ผ่านหน้าดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นการวิเคราะห์แสงจากดาวฤกษ์ที่หรี่ลงเป็นเวลาสั้น ๆ จากการที่มีวัตถุไม่เปล่งแสงผ่านหน้า ซึ่งอาจเป็นดาวเคราะห์ของดาวดวงนั้น แต่ในกรณีนี้ คือ ดวงจันทร์ของดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์ดวงอื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ เรียกว่า ดาวเคราะห์ต่างระบบ ดังนั้นดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์ต่างระบบ ก็ต้องเรียกว่า ดวงจันทร์ต่างระบบ

อย่างไรก็ตาม ดวงจันทร์มีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์มาก สัญญาณที่เกิดจากการบังของดวงจันทร์จึงอ่อนกว่า การตรวจจับจึงยากกว่าด้วย นอกจากนี้การที่ดวงจันทร์โคจรรอบดาวเคราะห์ ทำให้ตำแหน่งสัมพัทธ์กับดาวเคราะห์เปลี่ยนไปทุกครั้งที่มีการผ่านหน้า 

นักดาราศาสตร์ทั้งคู่ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสำรวจดาวดวงนี้เป็นเวลา 40 ชั่วโมงเพื่อเก็บข้อมูลการผ่านหน้าให้ละเอียดยิ่งขึ้น  ผลพบว่าหลังจากที่มีการผ่านหน้าโดยดาวเคราะห์ไปแล้วราวสามชั่วโมงครึ่ง แสงจากดาวฤกษ์มีการหรี่ลงไปเล็กน้อยในปริมาณที่เล็กกว่าการผ่านหน้าของดาวเคราะห์มาก ซึ่งคาดว่าอาจเป็นผลจากการที่มีดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์ดวงนี้ผ่านหน้าดาวฤกษ์  นอกจากนี้ยังพบว่าดาวเคราะห์เริ่มผ่านหน้าดาวฤกษ์ก่อนเวลาที่คาดการณ์ไว้ถึงกว่าหนึ่งชั่วโมง ซึ่งอาจเป็นผลจากการส่ายของดาวเคราะห์ที่เกิดจากการกระทำของความโน้มถ่วงของบริวาร เช่นเดียวกับที่ความโน้มถ่วงจากดวงจันทร์ของโลกก็ทำให้โลกส่ายเหมือนกัน หลักฐานสองสิ่งนี้ล้วนสนับสนุนว่าดาวเคปเลอร์-1625 บี มีดวงจันทร์เป็นบริวาร

ตามรายงานการวิจัยของนักดาราศาสตร์ทั้งคู่นี้ที่ตีพิมพ์ในวารสารไซนส์แอดวานซ์ ระบุว่า ดวงจันทร์ดวงนี้มีขนาดใหญ่มาก ใกล้เคียงกับดาวเนปจูนเลยทีเดียว ในระบบสุริยะของเราไม่มีดวงจันทร์ดวงไหนใหญ่ระดับนี้ ดวงที่ใหญ่ที่สุดคือดวงจันทร์แกนิมีดก็ยังมีขนาดเพียงครึ่งเดียวของโลกเท่านั้น

หากนี่เป็นดวงจันทร์จริง นักดาราศาสตร์คงต้องมาทบทวนทฤษฎีเกี่ยวกับระบบดาวเคราะห์กันอีกครั้งว่าดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์กำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดวงจันทร์ของโลกมีต้นกำเนิดมาการชนครั้งใหญ่ในอดีต เมื่อครั้งที่โลกเพิ่งกำเนิดขึ้น วัตถุขนาดประมาณดาวอังคารดวงหนึ่งพุ่งเข้ามาชนโลก ทำให้มีเนื้อโลกส่วนหนึ่งหลุดกระจายออกไปและโคจรรอบโลก ต่อมาเศษวัสดุเหล่านั้นได้กลับเกาะกันเป็นก้อนจนใหญ่ขึ้นและกลายเป็นดวงจันทร์โคจรรอบโลกเช่นในปัจจุบัน

ดวงจันทร์ของดาวเคปเลอร์-1625 บี มีมวลประมาณ 1.5 เปอร์เซ็นต์ของมวลดาวเคราะห์ แม้อัตราส่วนมวลทั้งสองใกล้เคียงกับอัตราส่วนมวลของโลก-ดวงจันทร์ แต่การที่ดาวเคปเลอร์-1625 บี และบริวารเป็นวัตถุแก๊สยักษ์ทั้งคู่ ต้นกำเนิดของดวงจันทร์ต่างระบบดวงนี้ย่อมต่างไปจากของโลกอย่างสิ้นเชิง

นักดาราศาสตร์คณะนี้ยังให้ความเห็นอีกว่า อาจเป็นไปได้ว่าการส่ายของดาวเคราะห์ดวงนี้ที่ฮับเบิลตรวจพบเกิดจากดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่ง ไม่ใช่จากดวงจันทร์ แม้ข้อมูลจากเคปเลอร์ไม่พบสัญญาณการผ่านหน้าของดาวเคราะห์ดวงที่สอง แต่ก็อาจเป็นไปได้ว่ามีอยู่จริง เพียงแต่วิธีตรวจหาดาวเคราะห์ที่เคปเลอร์ใช้ตรวจไม่พบ

การค้นพบครั้งนี้แม้จะถือว่าเป็นหลักฐานที่ดีที่สุดของดวงจันทร์ต่างระบบ แต่ก็ยังไม่อาจยืนยันได้ร้อยเปอร์เซ็นต์ จำเป็นต้องมีการสำรวจเพิ่มเติมเพื่อยืนยัน ขณะนี้ความหวังของนักดาราศาสตร์คณะนี้มุ่งไปที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ซึ่งจะมีความแม่นยำเที่ยงตรงกว่าเคปเลอร์มาก คาดว่ากล้องเจมส์เว็บบ์เดินทางขึ้นสู่อวกาศในปลายปีหน้า

สัญญาณที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์วัดได้จากดาว <wbr>เคปเลอร์-1625 <wbr>อาจแสดงว่าดาวดวงนี้มีระบบดาวเคราะห์เช่นนี้ <wbr>มีดาวเคราะห์แก๊สยักษ์เป็นดาวเคราะห์โคจรล้อมรอบ <wbr>และดาวเคราะห์ดวงนี้ก็มีดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่ประมาณดาวเนปจูน <wbr><br />

สัญญาณที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์วัดได้จากดาว เคปเลอร์-1625 อาจแสดงว่าดาวดวงนี้มีระบบดาวเคราะห์เช่นนี้ มีดาวเคราะห์แก๊สยักษ์เป็นดาวเคราะห์โคจรล้อมรอบ และดาวเคราะห์ดวงนี้ก็มีดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่ประมาณดาวเนปจูน 
(จาก NASA/ESA/L. Hustak)

การวิเคราะห์ความสว่างที่เปลี่ยนแปลงไปของดาวเคปเลอร์-1625 <wbr>ทำให้นักดาราศาสตร์ตีความได้ว่าเป็นผลจากดวงจันทร์บริวารดาวเคราะห์ของดาวดวงนี้ผ่านหน้า<br />
<br />

การวิเคราะห์ความสว่างที่เปลี่ยนแปลงไปของดาวเคปเลอร์-1625 ทำให้นักดาราศาสตร์ตีความได้ว่าเป็นผลจากดวงจันทร์บริวารดาวเคราะห์ของดาวดวงนี้ผ่านหน้า

(จาก NASA, ESA, D. Kipping (Columbia University), and A. Feild (STScI))