สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พบคู่เหมือนดาวเคราะห์หมายเลข 9

พบคู่เหมือนดาวเคราะห์หมายเลข 9

25 ก.พ. 2564
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์ต่างระบบมาแล้วมากมาย นับถึงวันนี้มีจำนวนที่ยืนยันแล้วไม่ต่ำกว่า 4,300 ดวง ดาวเคราะห์เหล่านี้ส่วนใหญ่มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันคือ เป็นดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มาก ใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์ครบรอบเพียงไม่กี่วัน ดาวฤกษ์ที่มีวงโคจรกว้างมีอยู่เป็นจำนวนน้อย บางดวงก็มีวงโคจรที่แปลกมาก อย่างเช่นดาวเคราะห์ดวงนี้ที่มีชื่อว่า เอชดี 106906 บี 

ดาวเอชดี 106906 บี (HD 106906 b) เป็นบริวารของดาว เอชดี 106906 มีมวลเป็น 11 เท่าของดาวพฤหัสบดี มีวงโคจรกว้างมาก โคจรรอบดาวฤกษ์รอบหนึ่งใช้เวลาถึง 15,000 ปี ส่วนตัวดาวฤกษ์ก็ไม่ใช่ดาวฤกษ์ดวงเดี่ยว แต่เป็นดาวคู่ใกล้ที่อยู่ใกล้ชิดกันมาก ใช้เวลาโคจรรอบกันหนึ่งรอบใช้เวลาเพียง 100 วัน เป็นดาวแถบลำดับหลัก สีขาวอมเหลือง มีอายุน้อยมากเพียง 15 ล้านปี ระบบสุริยะแห่งนี้อยู่ห่างจากโลกออกไป 336 ปีแสง

ระบบสุริยะของดาวเอชดี 106906 ภาพในจินตนาการของศิลปิน (จาก ESA/Hubble, M. Kornmesser)


แม้เป็นระบบสุริยะที่ต่างจากระบบสุริยะของเรามาก แต่วงโคจรที่กว้างใหญ่และรีมากของดาวเอชดี 106906 บี มีความน่าสนใจเป็นพิเศษ และพาให้นึกถึงสิ่งหนึ่งในระบบสุริยะของเรา มันช่างคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์หมายเลขเก้าของเราอย่างน่าทึ่ง

ดาวเคราะห์หมายเลข คือดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะของเราที่ยังไม่พบแต่มีหลักฐานหลายอย่างที่ทำให้นักดาราศาสตร์จำนวนหนึ่งเชื่อว่าน่าจะมีจริง คาดว่ามีมวลประมาณ 5-10 เท่าของโลก และโคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ระหว่าง 300-700 หน่วยดาราศาสตร์

การที่ดาวเคราะห์ต่างระบบส่วนใหญ่ที่นักดาราศาสตร์พบมีวงโคจรใกล้กับดาวแม่มากไม่ได้หมายความว่าดาวเคราะห์ส่วนใหญ่จะโคจรอยู่ใกล้ดาวแม่ แต่เพราะวิธีการตรวจหาดาวเคราะห์ต่างระบบที่เราใช้อยู่เอื้อต่อการค้นพบดาวเคราะห์ประเภทนี้มากกว่า

วิธีค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบที่ใช้กันมากที่สุดมีสองวิธี วิธีแรกคือ ตรวจหาการผ่านหน้า วิธีนี้จะใช้กล้องโทรทรรศน์วัดความสว่างของดาวอย่างต่อเนื่อง แล้วคอยสังเกตหาการหรี่แสงเป็นระยะที่เกิดจากดาวเคราะห์บริวารโคจรผ่านหน้าแล้วบดบังแสงดาวไปบางส่วน อีกวิธีหนึ่งคือการตรวจวัดการเลื่อนของสเปกตรัมที่เกิดจากการแกว่งไกวของดาวฤกษ์เนื่องจากการรบกวนจากดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ

การตรวจหาทั้งสองวิธีต้องการหลักฐานการหรี่แสงหรือการส่ายที่เกิดขึ้นซ้ำกันเป็นคาบ จึงจะยืนยันได้ว่าเกิดจากดาวเคราะห์โคจรรอบจริง ดังนั้น ภายในระยะเวลาหนึ่ง ดาวเคราะห์ที่มีคาบโคจรสั้นกว่า จะตรวจจับและยืนยันได้ง่ายกว่า คาบโคจรที่สั้นย่อมหมายถึงเป็นดาวบริวารที่โคจรในระยะใกล้ชิดกับดาวแม่มากนั่นเอง 

 (จาก NASA, ESA, M. Nguyen/UC Berkeley, R. De Rosa/ESO, and P. Kalas/UC Berkeley/SETI Institute)


แต่สำหรับดาว เอชดี 106906 บี ซึ่งถูกค้นพบเมื่อปี 2556 ด้วยวิธีที่ต่างออกไป ดาวเคราะห์ต่างระบบดวงนี้เป็นหนึ่งในไม่กี่ดวงที่ค้นพบจากภาพถ่ายโดยตรง ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ถ่ายภาพติดได้ยากเนื่องจากมีแสงจางเกินไปหรือไม่ก็อยู่ใกล้ดาวแม่มากจนถูกแสงจ้าของดาวกลบไปจนหมด แต่ดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ห่างจากดาวฤกษ์มาก จึงไม่ถูกแสงจ้าจากดาวบดบัง

แม้กระนั้นศึกษาดาวเคราะห์ดวงนี้ก็ไม่ใช่เรื่องง่าย นักดาราศาสตร์ต้องวิเคราะห์ข้อมูลจากคลังข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลย้อนหลังไปเป็นเวลานานถึง 14 ปี จึงจะวัดการเปลี่ยนตำแหน่งที่แสนเชื่องช้าได้

คาบการโคจรที่ยาวนานมากไม่ใช่ความน่าสนใจเพียงอย่างเดียวของดาวเคราะห์ดวงนี้ วงโคจรที่ทำมุมเอียงกับระนาบของจานฝุ่นรอบดาวดวงนี้มากต่างหากที่ทำให้ระบบสุริยะแห่งนี้น่าสนใจเป็นพิเศษ

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะใด ๆ ควรโคจรรอบดาวฤกษ์ในระนาบเดียวกันหรือใกล้เคียง ตัวอย่างเช่นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา ลองนึกภาพดูว่า หากดาวพฤหัสบดีโคจรโดยมีระนาบวงโคจรทำมุมกับระนาบวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ สัก 30 องศา มันคงจะเป็นระบบสุริยะที่พิลึกมาก

นี่ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องครุ่นคิดว่า ดาวเอชดี 106906 บี มีวงโคจรที่เอียงมากแบบนั้นได้อย่างไร

นักดาราศาสตร์บางคนตั้งทฤษฎีว่า ดาวเอชดี 106906 บี อาจไม่ได้กำเนิดมาจากดาวฤกษ์คู่นี้ หากแต่มีต้นกำเนิดมาจากที่อื่น รอนแรมผ่านห้วงอวกาศเข้ามาใกล้ดาวคู่นี้จนถูกความโน้มถ่วงของดาวคู่คว้าจับเอาไว้เป็นบริวาร
อีกทฤษฎีหนึ่งซึ่งนักดาราศาสตร์คณะนี้ค่อนข้างสนับสนุนมากกว่ากล่าวว่า ดาวเอชดี 106906 บี มีต้นกำเนิดในระบบสุริยะนี้เอง โดยก่อตัวขึ้นในจานฝุ่นรอบดาวคู่ ต่อมาแรงต้านที่เกิดจากการโคจรฝ่าจานฝุ่นพาให้ดาวเคราะห์เสียพลังงานการโคจรแล้วตีวงเข้าใกล้ดาวฤกษ์มากขึ้น เมื่อเข้าไปใกล้ดาวฤกษ์ อันตรกิริยาทางความโน้มถ่วงระหว่างฤกษ์ทั้งสองอาจเหวี่ยงให้ดาวเคราะห์หลุดออกมาไกลจนมีวงโคจรที่เอียงมากและต่อมาก็มีฤกษ์ดวงอื่นที่ผ่านเข้ามาช่วยทำให้วงโคจรเสถียรขึ้น

ไม่ว่าจะเป็นกรณีไหน ก็ทำให้เกิดวงโคจรที่เอียงมากได้เหมือนกัน และทั้งสองทฤษฎีก็เคยมีการเสนอขึ้นมาเพื่ออธิบายกำเนิดดาวเคราะห์หมายเลข ในระบบสุริยะของเรามาก่อนแล้วเหมือนกัน (ในกรณีของดาวเคราะห์หมายเลข ดาวที่เป็นตัวเหวี่ยงให้ดาวเคราะห์หลุดออกมารอบนอกระบบสุริยะคือดาวพฤหัสบดี)

แม้ดาวเคราะห์หมายเลข จะยังไม่มีการค้นพบจริง และมีข้อกังขาอยู่มากว่ามีจริงหรือไม่ แต่ดาวเอชดี 106906 บี ได้พิสูจน์แล้วว่าวงโคจรแปลกเช่นนี้เป็นไปได้จริง และยังเกิดขึ้นได้ตั้งแต่ช่วงแรกของการกำเนิดระบบสุริยะอีกด้วย