ข้อมูลล่าสุดจากกล้อง James Webb ได้ช่วยให้เราค้นพบหลักฐานล่าสุดของการมีอยู่จริงของดาวเคราะห์แก๊สขนาดใหญ่ ที่โคจรในระบบ Alpha Centauri หากมีการยืนยันการค้นพบ นี่จะเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะหรือ Exoplanet ที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด แต่แม้จะอยู่ใกล้กับเรามาก ๆ แต่การศึกษามันค่อนข้างท้าทายพอสมควร
ระบบดาวที่ใกล้ที่สุดกับเราห่างออกไปเพียงราว 4 ปีแสงอย่าง Alpha Centauri มักจะถูกพูดถึงเหมือนเพื่อนบ้านที่อยู่หลังรั้วบ้านเดียวกัน คุณรู้ว่ามีอยู่ แต่การจะมองเห็นในรายละเอียดกลับยากเย็นอย่างกับส่องเข้าไปในบ้านเพื่อนผ่านม่านทึบ ทั้งที่เรายืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์สามดวงรอบ Proxima Centauri ได้แล้ว แต่วงโคจรรอบ Alpha Centauri A และ B กลับยังเป็นปริศนามาโดยตลอด ส่วนหนึ่งเพราะมันเป็นระบบดาวคู่ที่ดวงใหญ่ทั้งสองสว่างมาก อยู่ใกล้กัน และเคลื่อนบนท้องฟ้าเร็วพอจะทำให้อุปกรณ์สังเกตสับสนง่าย
การศึกษาดังกล่าวถูกพูดถึงไว้ในใน Worlds Next Door: A Candidate Giant Planet Imaged in the Habitable Zone of Cen A. I. Observations, Orbital and Physical Properties, and Exozodi Upper Limits โดยในเปเปอร์แรกจะเป็นการพูดถึงกระบวนการสังเกต และเปเปอร์ที่สองจะเป็นขั้นตอนและกระบวนการยืนยัน Worlds Next Door: A Candidate Giant Planet Imaged in the Habitable Zone of Cen A. II. Binary Star Modeling, Planet and Exozodi Search, and Sensitivity Analysis
การสังเกต Alpha Centauri A ครั้งนี้เป็นผลงานความร่วมมือข้ามสถาบันและข้ามทวีป นำโดย Charles Beichman จาก NASA Exoplanet Science Institute และ Aniket Sanghi จาก California Institute of Technology โดยมีทีมนักดาราศาสตร์จาก JPL, Space Telescope Science Institute, Observatoire de Paris, University of Arizona, University of Cambridge, Max Planck Institute for Astronomy, CEA France และอีกหลายองค์กร ทั้งหมดนี้เป็นความร่วมมือระหว่าง NASA, ESA และ CSA ในการใช้ JWST และได้รับการสนับสนุนเวลาสังเกตแบบปกติและแบบ Director’s Discretionary Time หรือการขอช่วงเวลาพิเศษแบบล็อกคิวล่วงหน้าไว้ในช่วงที่มีนัยสำคัญเพื่อให้สามารถติดตามผลการค้นพบได้อย่างรวดเร็ว
การศึกษาการเปล่งแสงเล็ก ๆ อย่างระมัดระวัง
เมื่อเดือนสิงหาคม 2024 ทีมวิจัยใช้ James Webb Space Telescope กับเครื่องมือ Mid-Infrared Instrument หรือ MIRI ร่วมกับ Coronagraph แบบ Four Quadrant Phase Mask เพื่อกำบังแสงจาก Alpha Centauri A ในช่วงคลื่น 15.5 ไมโครเมตร การเลือกช่วงคลื่นนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ เพราะในย่าน Mid-Infrared ดาวเคราะห์ขนาดยักษ์ที่อยู่ในระยะ 1–3 AU จากดาวแม่จะมีอุณหภูมิราว 200–350 เคลวิน พอเหมาะให้แสงความร้อนของมันโดดเด่นขึ้นเมื่อเทียบกับแสงจ้าของดาวฤกษ์แม่ การทำงานนี้ซับซ้อนจนทีมต้องออกแบบแผนการสังเกตแบบพิเศษ สำหรับเป้าหมายนี้โดยเฉพาะ แถมยังต้องใช้ดาวสว่างใกล้เคียงอย่าง ε Muscae เป็น Reference Star เพื่อสร้าง Library ของรูปแบบแสงมาลบสัญญาณหลงเหลือจากทั้ง Alpha Cen A และแสงรบกวนจาก Alpha Cen B ที่อยู่ห่างเพียง 7–9 พิลลิอาร์กเซ็ก คล้ายกับการทำงานของหูฟัง Noise Cancellation ที่เราใช้กัน
หลังจากการประมวลผลและลบแสงดาวแม่อย่างพิถีพิถัน ในภาพของเดือนสิงหาคม 2024 ปรากฏจุดเล็ก ๆ จางกว่าดาวแม่ถึงกว่า 10,000 เท่า อยู่ห่างไปประมาณ 2 เท่าของระยะโลกกับดวงอาทิตย์ ทีมตั้งชื่อมันว่า S1 ค่าฟลักซ์ราว 3.5 มิลลิจานสกี (หน่วยวัด ความหนาแน่นฟลักซ์) ความโดดเด่นนี้ไม่ใช่เรื่องของการมองเห็นด้วยตา แต่เกิดจากการตัดสัญญาณทีละเสี้ยวคลื่นและดึงสัญญาณซ้ำ ๆ จากเฟรมจำนวนมาก เพื่อให้แน่ใจว่ามันไม่ใช่ Artifact จากกล้อง ไม่ใช่ความผิดพลาดในการลบแสง ไม่ใช่จุดร้อนบน Detector และไม่ใช่เศษแสงจาก Alpha Cen B ก็คือเอาข้อมูลทุกอย่างที่จะเป็น Noise มาลบให้เหลือแต่ Signal ทำให้นี่คือการทำ Signal to Noise ที่ละเอียดมาก ๆ
แต่เหมือนบทละครจะต้องมีจุดหักมุม พอถึงรอบสังเกตถัดมาในกุมภาพันธ์และเมษายน 2025 จุด S1 กลับไม่โผล่มาอีกเลย ถ้าเป็นคนทั่วไปอาจบอกว่า “ดาวแม่งหาย” แต่ในเชิงวิทยาศาสตร์มันหมายถึงเราต้องคิดว่ามีอะไรบ้างที่อธิบายได้ การใช้ข้อมูลนี้ร่วมกับการค้นพบก่อนหน้าจากโครงการ VLT/NEAR ในปี 2019 ที่เคยเจอ Candidate ชื่อ C1 ทำให้ทีมลองจำลองวงโคจรนับล้านรูปแบบภายใต้ข้อจำกัดแรงโน้มถ่วงจาก Alpha Cen B ผลออกมาคือ ครึ่งหนึ่งของวงโคจรที่เป็นไปได้จะพาดาวเคราะห์เข้าใกล้ดาวแม่จน Coronagraph มองไม่เห็นในสอง Epoch หลัง ความน่าจะเป็นแบบนี้บอกเราว่าการไม่พบในรอบหลัง ๆ ไม่ใช่เรื่องแปลก
จากการจำลอง วงโคจรที่สอดคล้องทั้งการตรวจพบและไม่พบต้องมีคาบราว 2–3 ปี มีความรีหรือ Eccentricity ราว 0.4 และเอียงจากระนาบวงโคจรของ Alpha Centauri A และ B อย่างมาก (เอาแบบลึก ๆ คือ Imutual ประมาณ 50 องศา ถ้า prograde หรือ ประมาณ 130 องศา ถ้า Retrograde) ลักษณะเอียง ๆ แบบนี้ทำให้มันเหมือนนักเต้นที่ไม่ยอมอยู่ในแถวเดียวกับเพื่อน คอยหลบไปมาในมุมมองของเรา ขนาดและความสว่างในย่าน Mid-IR บอกเป็นนัยว่ามันน่าจะมีรัศมีราว 1–1.1 เท่าของดาวพฤหัสบดี และมีมวลประมาณ 90–150 เท่ามวลโลก และมีอุณหภูมิสมดุลราว 225 เคลวิน ซึ่งเป็นค่าที่ใกล้เคียงกับดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ทั้งด้านอุณหภูมิและอายุ
นอกจากดาวเคราะห์ ทีมยังใช้โอกาสนี้ตรวจหาฝุ่น Exozodiacal ในระบบ ผลคือไม่พบฝุ่นสว่างเกิน 5–8 เท่าของ Zodiacal Cloud ในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นขีดจำกัดที่ไวที่สุดเท่าที่เคยวัดได้ต่อระบบดาวใด ๆ การตัดสัญญาณฝุ่นได้ละเอียดขนาดนี้ทำให้เรามั่นใจว่าจุด S1 ไม่ได้เป็นเพียงกลุ่มฝุ่นที่สว่างชั่วคราว แต่เป็นวัตถุที่มีโครงสร้างกะทัดรัดกว่า
ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา Alpha Centauri ถูกมองว่าเป็น “รางวัลใหญ่” ของวงการล่าดาวเคราะห์นอกระบบ เพราะอยู่ใกล้เพียง 4.3 ปีแสงและมีดาวฤกษ์ Sun-like ถึงสองดวง แต่ความเป็นระบบดาวคู่กลับทำให้การตรวจจับยากกว่าปกติ ความพยายามสำคัญเริ่มมีชื่อเสียงในปี 2012 เมื่อทีมหนึ่งประกาศการค้นพบ Alpha Centauri Bb รอบดาว B ด้วยวิธี Radial Velocity โดยอ้างว่าเป็นดาวเคราะห์คล้ายโลกในวงโคจรสั้นเพียง 3.2 วัน ทว่าผ่านไปไม่กี่ปีก็ถูกหักล้างว่าเป็นสัญญาณปลอมจาก Noise ของข้อมูล ความหวังใหม่เกิดขึ้นในปี 2016 กับการค้นพบ Proxima b รอบดาวแคระแดง Proxima Centauri ที่อยู่ใน Habitable zone ซึ่งแม้จะไม่ใช่ดาว A หรือ B แต่ก็เป็นสมาชิกของระบบเดียวกัน ทำให้ความสนใจของสื่อและ โครงการสำรวจอย่าง Breakthrough Starshot หันไปโฟกัส Proxima แทน ขณะเดียวกันก็มีความพยายามส่องหาฝุ่น Exozodiacal รอบ A และ B ด้วยกล้องอย่าง Herschel, Spitzer และ ALMA เพื่อดูสภาพแวดล้อมที่อาจบ่งชี้การมีดาวเคราะห์ แต่ผลส่วนใหญ่คือไม่พบฝุ่นสว่างมากพอจะยืนยันอะไรได้ชัดเจน
จุดเปลี่ยนครั้งใหญ่เกิดขึ้นในปี 2019 จากโครงการ NEAR หรือ New Earths in the Alpha Centauri Region ที่ใช้กล้อง VLT พร้อมอุปกรณ์ VISIR ติด Coronagraph พิเศษส่อง Alpha Centauri A ในย่าน Mid-infrared และพบ Candidate ชื่อ C1 อาจเป็นดาวเคราะห์ขนาดพอ ๆ กับดาวเสาร์หรือดาวเนปจูน ใน Imaging low-mass planets within the habitable zone of α Centauri แต่ยังขาดข้อมูลยืนยันเต็มที่ จนกระทั้งการค้นพบปัจจุบันนี้หากยืนยันได้ มันจะเชื่อมเส้นเรื่องจาก Bb ที่ถูกตีตก, C1 ที่ค้างคา, ไปจนถึง S1 ที่อาจกลายเป็น “ดาวเคราะห์ในฝัน” ของวงการดาราศาสตร์นอกระบบ
ถ้าการตรวจยืนยันครั้งต่อไปสามารถย้ำได้ว่านี่คือดาวเคราะห์จริง “Alpha Centauri Ab” ก็จะเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใน Habitable Zone ที่ใกล้โลกที่สุดเท่าที่เคยพบ และยังเป็นการถ่ายภาพโดยตรงของดาวเคราะห์ที่ใกล้ดาวแม่ที่สุดในบรรดาทั้งหมดที่เคยทำได้ นั่นหมายถึงเราจะได้เป้าหมายทองคำสำหรับการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบในรายละเอียด ทั้งจากกล้องภาคพื้นขนาดยักษ์และจากภารกิจอวกาศในอนาคต แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือมันจะบังคับให้เรากลับไปตั้งคำถามใหม่ว่า ในระบบดาวคู่ที่มีความปั่นป่วนสูงขนาดนี้ ดาวเคราะห์ก้อนใหญ่แบบนั้นก่อกำเนิดและอยู่รอดมาได้อย่างไร คำตอบอาจจะทำให้เราเข้าใจทั้งวิธีเกิดและวิวัฒนาการของโลกอื่น ๆ ในจักรวาลได้ชัดเจนยิ่งขึ้น
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
