หอดูดาวแล้วไง เมื่อกล้องบ้าน ๆ ก็ช่วยเราให้ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้

Written by SCIENCES

รู้หรือเปล่าว่า กล้องโทรทรรศน์ขนาดเท่ากล้องถ่ายรูป ก็สามารถหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้นะ ไม่จำเป็นต้องพึ่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศราคาแพงอย่าง Transiting Exoplanet Survey Satellite หรือ TESS หรอก

ว่าแต่ว่านักวิทยาศาสตร์เค้าหาดาวเคราะห์พวกนี้ได้ยังไงน้า ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ก็อยู่ใกลจนไม่สามารถมองเห็นได้มากกว่าที่เป็นจุดแสงอยู่แล้ว แต่นี่จะมาหาดาวเคราะห์รอบๆ มันที่เล็กกว่ามันอีก แถมใช้กล้องขนาดเล็กอีก มันจะทำได้ยังไง

การใช้วิธีการเคลื่อนผ่านในการหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (ที่มา – New Jersey Institute of Technology)

คำตอบก็คือ ใช้ วิธีของการเคลื่อนผ่าน (Transit) นั่นเอง เนื่องจากดาวเคราะห์นั้นมืดมากเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ที่มันโคจรรอบอยู่ เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ที่สว่างกว่ามันมาก ดาวเคราะห์ก็จะบังแสงส่วนหนึ่งที่ดาวฤกษ์เปล่งออกมา ทำให้ความสว่างของดาวฤกษ์ที่เราวัดได้ลดลงไป สัดส่วนการลดของความสว่างนี้ขึ้นอยู่กับขนาดและอุณหภูมิของทั้งดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ ทั้งนี้การลดลงของความสว่างนั้นอาจจะมากถึง 1 ใน 100 ส่วน หรือว่า อาจจะน้อยเพียงแค่ 1 ใน 1,000,000 ส่วนก็ได้

นอกจากที่การลดลองของแสงนี้จะบอกว่า ดาวฤกษ์นั้นมีดาวเคราะห์โคจรรอบๆ อยู่ เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติของดาวเคราะห์นี้ได้มากมาย เราสามารถหาคาบการโคจรของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ ระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ ขนาดของดาวเคราะห์ และแม้กระทั่ง อุณหภูมิของดาวเคราะห์

อุณหภูมิของดาวเคราะห์นี่สำคัญที่สุด เพราะมันจะบอกเรา ดาวเคราะห์นี้มีโอกาสมีน้ำไหม ถ้ามีน้ำก็มีโอกาสที่จะมี เอเลี่ยนนนนน อยู่

เอาละ มาดูตัวอย่างของกล้องโทรทรรศน์ขนาดเท่ากล้องถ่ายรูป ที่ปัจจุบันได้ค้นพบ ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ไปบ้างแล้วกันดีกว่า

Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT)

KELT-South ตั้งอยู่ที่ South African Astronomical Observatory ในเมือง Sutherland ประเทศแอฟริกาใต้ (ที่มา – เว็ปไซต์ของ KELT-South)

กล้องนี้แปลก ปกติตัว “L” ในตัวย่อมักจะเป็น “Large” แต่กล้องนี้กับเป็น “Little” ซะงั้น ชื่อเต้มของกล้องตัวนี้คือ Kilodegree Extremely Little Telescope

ก็แน่นอนสิที่เป็น Little ดูขนาดของกล้องเค้าก่อน กล้องเค้านี่ใช้เลนส์กล้องถ่ายรูปธรรมดาเลย ใช้ Mamiya 80mm f/1.9 แต่ sensor เค้า hi-tech กว่ากล้องเท่าไปนะ ใช้ sensor สำหรับถ่ายรูปดาวโดยเฉพาะ 16 ล้านพิกเซล ของ Apogee เลนส์นี้ก็เป็นเลนส์ fix ซะด้วยสิ นั่นคือเปลี่ยนกำลังขยายไม่ได้ ถ่ายรูปรอบนึงครอบคลุมท้องฟ้าขนาด 26 องศา x 26 องศา นั่นคือสามารถเก็บภาพของกลุ่มดาวนายพรานโอไรออนได้เกือบทั้งกลุ่ม คือมันใหญ่มากจริงๆ

กล้องนี้ทำขึ้นมาเองกับมือเป็นวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของ Dr. Joshua Pepper หลังจากจบปริญญาเอกจาก Ohio State University เขาก็ได้สร้างกล้องตัวที่สองขึ้นโดยมีคุณสมบัติเหมือนกันเป๊ะตอนที่เค้าทำ Post-Doc อยู่ที่ Vanderbilt University กล้องตัวแรกนี้ตั้งอยู่ที่ Winer Observatory ในรัฐแอริโซนา ประเทศสหรัฐอเมริกา เรียกว่า “KELT-North” ส่วนกล้องตัวที่สองที่เขาสร้างขึ้นนั้นถูกนำไปไว้ที่ South African Astronomical Observatory ในเมือง Sutherland ประเทศแอฟริกาใต้ เรียกว่า “KELT-South” การที่มีกล้องอยู่ทั้งซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ ทำให้กล้องนี้ครอบคลุมท้องฟ้าได้มากขึ้น อีกทั้งขณะที่ฝั่งนึงเป็นกลางวัน อีกฝั่งนึงจะเป็นกลางคืน ทำให้ได้ข้อมูลที่มีความต่อเนื่องกันมากขึ้น ปัจจุบันนี้กล้องนี้ดูแลโดย 3 มหาวิทยาลัย – Ohio State University, Vanderbilt University และ Lehigh University

กล้องนี้ถูกตั้งให้เป็นกล้องอัตโนมัติ มันจะถ่ายรูปท้องฟ้าทุกวัน หากฝนไม่ตก และ เมฆไม่เยอะ รวมกันทั้ง KELT-North และ KELT-South กล้องทั้งคู่ครอบคลุมมากกว่า 70% ของทั้งท้องฟ้า ทุกส่วนของท้องฟ้าจะถูกถ่ายรูปทุก 20-30 นาที จากที่เริ่มใช้งานมาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2007 จนถึงปัจจุบัน มีข้อมูลหลาย Terabyte เลยทีเดียว มากกว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่าง ฮับเบิล ซักอีก

แต่เนื่องจากที่เป็นเพียงกล้องถ่ายรูปธรรมดาโดยแต่ละรูปครอบคลุมท้องฟ้าค่อนข้างกว้าง ทำให้จำเป็นต้องมี KELT Follow-up network หรือ KELT-Fun ในเครือข่ายนี้มีคนเข้าร่วมจำนวนมาก ทั้งนักวิทยาศาสตร์และนักดาราศาสตร์สมัครเล่น หาก KELT ค้นพบการลดลงของแสงที่มีโอกาสที่จะเกิดจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ทางทีมงานก็จะส่งข้อมูลไปให้คนที่เครือข่าย KELT-Fun เพื่อให้ช่วยสังเกตดาวดวงนั้นให้อย่างละเอียด

kelt_map

ที่ตั้งของกล้องดูดาวใน KELT-Fun (ที่มา – Proceeding of the 15th Australian Space Research Conference)

นอกจากนี้ เมื่อปลายปีที่แล้ว สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) ของประเทศไทย ได้เข้าร่วม KELT-Fun ด้วย น่าเสียดายที่ยังไม่ได้ปักหมุดประเทศไทยเข้าเพิ่มใน KELT-Fun

ถึงยังปัจจบุัน KELT ได้ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวนกว่า 20 ดวง และก็ยังค้นพบเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทุกวัน ดูตัวอย่าง ดาวเคราะห์ KELT-9b ดาวเคราะห์นี้มีคุณสมบัติพิเศษ อุณหภูมิของมันสูงมาก สูงเกือบเท่าดาวฤกษอย่างดวงอาทิตย์ของเลยทีเดียว!!

นอกจาก KELT แล้ว ยังมีกล้องอีกหลายแบบที่ทำงานคล้ายๆ กัน แต่ส่วนใหญ่ล้วนแล้วใหญ่กว่า KELT ทั้งนั้น อาทิเช่น The Hungarian-made Automated Telescope Network (HATNet) Exoplanet Survey, All Sky Automated Survey (ASAS) และ Super Wide Angle Search for Planets (SuperWASP)

Image result for superwasp

กล้อง SuperWASP เป็นเหมือนกับเอา KELT หลายๆ ตัวมาต่อกัน (ที่มา – Universe Today)

ข้อดีของ All Sky Survey

แน่นอนว่าข้อดีของ KELT นั่นคือการที่กล้องโทรทรรศน์อันจิ๋วนี้ครอบคลุมท้องฟ้ากว่า 70% เลยทีเดียว และมันยังทำการสังเกตดาวดวงหนึ่งๆ ด้วยความถี่ที่สูงถึงทุก 20-30 นาที ถ้ามันเป็นไปได้ นั่นคือ ถ้าดาวนั้นยังอยู่บนท้องฟ้า และ อยู่สูงพอที่ไม่โดนผลกระทบจากมลพิษทางแสงที่มักส่งผลต่อการสังเกตการณ์ของดาวที่อยู่ใกล้ขอบฟ้า กล้องอื่นๆ ที่ส่องดูท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้างๆ แต่ส่องบ่อยๆ นี้ มักจะถูกเรียกว่า “All Sky Survey” ถึงแม้มันอาจจะครอบคลุมแค่ 60% หรือ 70% ของท้องฟ้าก็ตาม ขอให้เกิน 50% เถอะ เรียกเป็นชื่อนี้ได้แน่นอน

หากเปรียบเทียบ All Sky Survey กับกล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่างฮับเบิล หรือ TESS ไม่มีใครจะยอมให้คุณมาส่องดาวดวงหนึ่งๆ ซ้ำๆ กันทุก 20-30 นาที เป็นเวลากว่า 10 ปี หรอก กล้องมันแพง มันต้องแบ่งกันใช้

ข้อเสียของ All Sky Survey

แน่นอนว่าหาก All Sky Survey มีแต่ข้อดี ไม่มีข้อเสีย ใครมันจะยอมให้มีกล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่าง TESS ที่ราคาแพงมาก ข้อเสียของมันก็คือเนื่องจากที่กล้องมันครอบคลุมพื้นที่กว้าง 1 พิกเซล ของภาพก็ครอบคลุมพื้นที่กว้างไปด้วย ในพิกเซลหนึ่งๆ นั้น จะมีดาวอยู่ตั้งกี่ดวงก็ไม่รู้ แล้วถ้าเห็นว่าความสว่างของดาวมันเปลี่ยนไปจะรู้ได้ไงว่าเกิดจากดาวมันเอง หรือ ว่าดาวข้างๆ ที่อยู่ในพิกเซลเดียวกัน ความยากนี้ทำให้ All Sky Survey ต้องมี Follow-up Network เพื่อช่วยในการยืนยันการค้นพบนั่นเอง

แต่โดยรวมแล้ว All Sky Survey นั้นก็ยังมีข้อดีอยู่มาก มันช่วยประหยัดเวลาไม่ต้องให้กล้องโทรทรรศน์ส่องมั่วๆ ไปที่ไหนก็ไม่รู้ แล้วหวังว่าจะเจอดาวเคราะห์ การใช้ All Sky Survey นั้นใช้คติที่ว่า “เมื่อส่องมั่วๆ มันยาก ก็ส่องมันทั้งท้องฟ้าเลย” จากการที่มี All Sky Survey อยู่หลายที่ ก็ได้พิสูจน์แล้วว่า “เห็นกล้องเล็กๆ อย่างนี้ ก็หาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้นะ” ต่อไปนี้ก็ห้ามต่อว่าว่ากล้องขนาดเล็กสู้กล้องขนาดใหญ่ไม่ได้ละ เพราะมันก็สามารถทำหลายอย่างที่กล้องตัวใหญ่ทำไม่ได้นะ

แล้วคนอย่างเราๆ ที่เป็นแค่นักวิทยาศาสตร์สมัครเล่นนี้จะมาทำบ้างหรือช่วยหา ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ได้บ้างไหม?

คำตอบง่ายมาก ได้แน่นอน ก็เข้าร่วม Follow-up Network สิ แต่จะทำอย่างนั้นได้ ต้องมีกล้องดูดาวและกล้องถ่ายรูปเป็นของตัวเองนะ ต้องใช้มันอย่างคล่องแคล่วด้วย และต้องพร้อมที่จะอยู่กลางคืนเป็นเวลาๆ หลายๆ วันติดกัน เผื่อถ่ายรูปดาวดวงเดิมดวงเดียวนั้น ซ้ำๆ ไป หากสนใจลองติดแต่พวก All Sky Survey ไปด้วยนะ แต่เค้าจะตอบมั้ยที่ไม่รู้ เพราะคงมีคนส่งไปขอเข้าร่วมเป็นจำนวนมาก

หรือถ้ามีเงินเยอะ ไม่ลองสร้าง All Sky Survey ด้วยตัวเองเลยละ

อ้างอิง

Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT)

Last modified: May 11, 2018

Pichsinee P., I love you forever.