สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดาวเคราะห์ต่างระบบในต่างดาราจักร

ดาวเคราะห์ต่างระบบในต่างดาราจักร

3 พ.ย. 2563
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ช่วงเวลาสองทศวรรษที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์ต่างระบบแล้วไม่น้อยกว่า 4,000 ดวง ดาวเคราะห์ที่พบมีความหลากหลายมากทั้งขนาด วงโคจร อุณหภูมิ แต่ทั้งหมดมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน คือเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ในดาราจักรทางช้างเผือก ซึ่งเป็นดาราจักรที่โลกและดวงอาทิตย์ของเราอาศัยอยู่ ส่วนดาวฤกษ์ในดาราจักรอื่นก็คาดว่าจะมีดาวเคราะห์ได้เช่นเดียวกัน เพียงแต่ดาราจักรเหล่านั้นอยู่ไกลเกินกว่าจะตรวจพบได้ 

แต่นักดาราศาสตร์จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ด-สมิทโซเนียน นำโดย โรซาน ดี สเตฟาโน อาจค้นพบดาวเคราะห์ต่างระบบในต่างดาราจักรเป็นครั้งแรกแล้ว

ดาวเคราะห์ดวงใหม่อยู่ในดาราจักรวังวน หรือ เอ็ม 51 ดาราจักรชนิดก้นหอยที่หันขั้วมายังโลกเราพอดี เป็นดาราจักรที่นักดูดาวรู้จักคุ้นเคยกันดี อยู่ห่างออกไปประมาณ 23 ล้านปีแสง 

ดาราจักรวังวน หรือ เอ็ม 51 ดาราจักรที่หอดูดาวจันทราตรวจพบดาวเคราะห์ เอ็ม 51-ยูแอลเอส-1 บี 
 (จาก NASA/ ESA/ S. Beckwith (STScI)/ the Hubble Heritage Team (STScI/AURA).)


ภาพดาราจักรวังวนถ่ายโดยหอดูดาวจันทรา จุดสีส้มสว่างกลางกรอบสี่เหลี่ยมเล็กคือระบบสุริยะของดาว เอ็ม 51-ยูแอลเอส-1  (จาก R. Di Stefano et al./ MNRAS.)


ดาวเคราะห์ดวงใหม่นี้มีชื่อว่า เอ็ม 51-ยูแอลเอส-1 บี (M51-ULS-1b) คาดว่ามีขนาดเล็กกว่าดาวเสาร์เล็กน้อย โคจรรอบดาวฤกษ์ด้วยรัศมีวงโคจร 10 หน่วยดาราศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทราได้สำรวจดาราจักรนี้ตั้งแต่เดือนกันยายน 2555 แต่ไม่มีใครสังเกตเห็นสัญญาณการมีอยู่ของดาวเคราะห์ได้ จนกระทั่งคณะของดีสเตฟาโนไปตรวจสอบเข้า

แค่การค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบในดาราจักรทางช้างเผือกก็ยากมากแล้ว แล้วเขาพบดาวเคราะห์ในดาราจักรอื่นได้อย่างไร

ระบบดาวเคราะห์ที่ เอ็ม 51-ยูแอลเอส-1 บี อาศัยอยู่นี้มีเป็นดาวคู่ โดยมีดาวดวงหนึ่งเป็นดาวฤกษ์มวลสูง อีกดวงหนึ่งเป็นซากดาว ซึ่งอาจเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ระบบดาวนี้มีการถ่ายเทมวลโดยดาวฤกษ์มวลสูงเสียมวลให้แก่อีกดวงหนึ่งทีละน้อย ธารของแก๊สที่ไหลไปสู่ดาวสหายจะร้อนจัดจนแผ่รังสีเอกซ์รุนแรงออกมา ทำให้ดาวคู่ ๆ นี้เป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่รุนแรงที่สุดในดาราจักรวังวน 

ฝั่งที่เป็นซากดาวที่แผ่รังสีเอกซ์ ไม่ว่าจะเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำมีขนาดเล็กมากซึ่งเป็นธรรมดาของวัตถุสองประเภทนี้ เล็กกว่าดาวเคราะห์ทั่วไปเสียอีก ดังนั้นหากวัตถุดวงนี้มีดาวเคราะห์โคจรรอบอยู่และมีระนาบวงโคจรตรงกับแนวเล็งกับโลกเราพอดี เมื่อดาวเคราะห์โคจรมาอยู่ข้างหน้า ก็จะถูกดาวเคราะห์บังจนมิดดวง ไม่ใช่เพียงแค่การผ่านหน้าไปดังที่เกิดกับดาวฤกษ์ธรรมดา  เมื่อถูกบัง รังสีเอกซ์จากวัตถุดวงนั้นก็จะหายไปเป็นช่วงเวลาหนึ่ง และนี่ก็คือสิ่งที่จันทราตรวจพบในครั้งนี้ 

หอดูดาวรังสีเอกซ์จันทรา   (จาก NASA/ Chandra X-ray Observatory.)


จันทราพบว่าการบังเกิดขึ้นเป็นเวลาสามชั่วโมง ลักษณะของกราฟแสงที่เกิดขึ้นมีลักษณะค่อนข้างสมมาตรทั้งขาเข้า (ก่อนที่แสงจะหาย) และขาออก (เมื่อแสงกลับมา) รังสีที่หายไปและกลับมาก็เกิดขึ้นพร้อมกันในทุกย่านความถี่ พฤติกรรมเหล่านี้แสดงชัดว่าเกิดจากการบังของวัตถุ ไม่ใช่เกิดจากการผันแปรภายในดาวฤกษ์ นอกจากนี้ดาวคู่นี้ก็มีอายุน้อยเกินกว่าที่ดาวแคระขาวจะเกิดขึ้นได้ จึงเป็นไปไม่ได้ที่ดาวที่มาบังจะเป็นดาวแคระขาว ต้องเป็นดาวเคราะห์เท่านั้น

ก่อนหน้านี้ในปี 2561 เคยมีการค้นพบดาวเคราะห์ในดาราจักรอื่นมาแล้วครั้งหนึ่ง ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโอกลาโฮมา ดาราจักรที่พบอยู่ห่างไป 3.8 พันล้านปีแสง แต่การค้นพบครั้งนั้นเป็นการค้นพบโดยการสังเกตปรากฏการณ์เลนส์จุลภาค และดาวเคราะห์ที่พบเป็นดาวเคราะห์อิสระที่ไม่ได้โคจรรอบดาวดวงใด ส่วนดาวเคราะห์ที่พบในครั้งนี้เป็นดาวเคราะห์ที่เป็นบริวารดาวฤกษ์ และค้นพบโดยวิธีการที่ตรงกว่า