Exoplanet ยาน TESS ค้นพบ Exoplanet ในระบบดาวฤกษ์สามดวง KOI-5 ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกยาน Kepler ขึ้นหิ้งไว้
ยาน TESS ค้นพบ Exoplanet ในระบบดาวฤกษ์สามดวง KOI-5 ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกยาน Kepler ขึ้นหิ้งไว้

Chottiwatt Jittprasong in Deep Space

ยาน TESS ค้นพบ Exoplanet ในระบบดาวฤกษ์สามดวง KOI-5 ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกยาน Kepler ขึ้นหิ้งไว้

January 17, 2021

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Kepler ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ได้รับการขนานนามว่านักล่าดาวเคราะห์นอกระบบหรือ Exoplanet เริ่มต้นภารกิจการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบในห่วงอวกาศลึกในวงโคจร Heliocentric เมื่อปี 2009 ซึ่งหน้าที่หลักของ Kepler คือการหาวัตถุที่คาดว่าน่าจะเป็นดาวเคราะห์ (Planet Candidate) และถ้าทำได้ก็พิสูจน์ว่ามันคือดาวเคราะห์ด้วยก็ดี (Confirming Planet Candidate)

Kepler อาศัยการที่ดาวเคราะห์นอกระบบ Transit ผ่านหน้าดาวฤกษ์ของมัน ซึ่งจะทำให้ความสว่างที่วัดได้จากดาวฤกษ์ลดลง บ่งบอกว่ามีอะไรมาบังดาวฤกษ์ซึ่งอาจเป็นดาวเคราะห์นอกระบบนั่นเอง วัตถุที่ Kepler พบเจอการ Transit เราจะเรียกว่า Kepler Objects of Interest หรือ KOI จากนั้นก็จะผ่านขั้นตอนการพิสูจน์ต่อไปว่า KOI นั้น ๆ เป็นดาวเคราะห์นอกระบบจริง ๆ ซึ่งหากพิสูจน์ไม่ได้ก็จะยังเป็น KOI ต่อไป หากพิสูจน์แล้วว่าไม่ใช่ดาวเคราะห์นอกระบบก็จะถูกปลดสถานะ KOI หรือหากถูกพิสูจน์ว่าเป็นดาวเคราะห์นอกระบบจริงก็จะเลื่อนสถานะเป็น Kepler planet candidates

ภาพจำลองกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Kepler – ที่มา NASA

ซึ่งระหว่างการเริ่มต้นภารกิจ Kepler ก็พบเข้ากับ Candidate ดาวเคราะห์นอกระบบขนาดประมาณครึ่งหนึ่งของดาวเสาร์ซึ่งคาดว่าน่าจะอยู่ในระบบหลายดาวฤกษ์ (Multiple-star system) อยู่ห่างออกไปจากโลก 1,800 ปีแสงในกลุ่มดาวหงส์ (Cygnus Constellation) ถูกตั้งชื่อว่า KOI-5Ab และมันก็พึ่งเป็น Planet Candidate ดวงที่สองที่ถูกค้นพบในตอนนั้น อย่างไรก็ตาม KOI-5Ab ก็ถูกพับเก็บขึ้นหิ้งไว้รอกล้องภาคพื้นดินมาตรวจสอบเพราะว่าระบบดาวซับซ้อนเกิน การวัดแสงเพื่อยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์นอกระบบจากการ Transit ทำได้ยากเพราะว่า Multiple-star system นั้นมีแหล่งกำเนิดแสงหลายแห่งทำให้การวัดอาจคลาดเคลื่อนได้นั่นเอง แต่นักดาราศาสตร์ก็ไม่ยอมแพ้ ใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน W. M. Keck Observatory, Caltech’s Palomar Observatory, Gemini North ในการยืนยันระบบดาวก็พบว่า KOI-5Ab นั้นน่าจะกำลังโคจรรอบดาว ๆ หนึ่งในระบบดาวสามดวง (Triple-Star) แต่ไม่สามารถยืนยันได้ว่ามันโคจรรอบดาวดวงไหน และก็ไม่สามารถยืนยันได้ด้วยซ้ำว่ามันคือดาวเคราะห์นอกระบบจริง ๆ

กล้องโทรทรรศน์ W. M. Keck Observatory – ที่มา W. M. Keck Observatory

สิ้นปี 2018 Kepler ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบกว่า 2,394 ดวงและยังค้นพบ Planet Candidate อีกกว่า 2,366 ดวงที่ยังรอการยืนยันอยู่ในฐานข้อมูลของ Kepler ซึ่งรอให้นักดาราศาสตร์วิเคราะห์ต่อไป วันที่ 30 ตุลาคม 2018 Kepler ถูกปลดระหวางเนื่องจากเชื้อเพลิงสำหรับการควบคุมระบบ RCS หมดลงแล้ว ทีมวิศวกร Kepler ส่งคำสั่ง “Goodnight” คำสั่งสุดท้ายให้กับ Kepler ในวันที่ 18 พฤศจิกายน 2018 เพื่อปิด Safety Mode และตัดการสื่อสารอย่างถาวร เป็นอันจบภารกิจ Kepler ที่ดำเนินมานานกว่า 9 ปี 7 เดือน จากเดิมที่กำหนดไว้เพียงแค่ 3.5 ปีเท่านั้น

ภาพจำลองของยาน TESS – ที่มา NASA

อย่างไรก็ตามถึงภารกิจ Kepler จะจบก็ไม่ได้หมายความว่าการตามล่าดาวเคราะห์นอกระบบจะจบ ภารกิจที่จะมาสานต่อ Kepler ก็คือยาน TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) นั่นเอง ซึ่งไม่ได้แค่มาช่วยหาดาวเคราะห์นอกระบบต่อ แต่ยังมาช่วยสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบที่ยืนยันแล้วเพื่อหาข้อมูลเพิ่มเติมด้วย และก็ดันไปเจอเข้ากับ KOI-5Ab ที่ถูกทิ้งไปพอดีนั่นเอง

ข้อมูลเกี่ยวกับยาน TESS – SpaceX ส่งยาน TESS ของ NASA สู่วงโคจรพิเศษ ไล่ล่าดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

ในปี 2018 ยาน TESS ซึ่งตามมาทีหลังก็เริ่มสแกนท้องฟ้าในบริเวณต่าง ๆ เป็น Sector รวมถึง Sector ที่ Kepler เคยสแกนแล้วด้วยเพื่อหาการ Transit ผ่านหน้าดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์นอกระบบเหมือนกับวิธีที่ Kepler ใช้หานั่นเอง และ TESS ก็พบเข้ากับ Planet Candidate KOI-5Ab ซึ่ง Kepler ค้นพบมาก่อนหน้านี้แล้ว แต่ก็กำหนดรหัสซ้ำให้มันใหม่ว่า TOI-1241b (TOI ก็คือ TESS Object of Interest คล้ายกับ KOI) โดย TESS พบว่ามันหมุนรอบดาวฤกษ์ของมันครบรอบทุก ๆ 5 วัน

จากข้อมูลตรงนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ไปรื้อข้อมูลมาวิเคราะห์ใหม่พร้อมกับใช้กล้องโทรทรรศน์ Keck ในการตรวจสอบระบบดาวแบบ Disposition ด้วยการตรวจจับว่าดาวฤกษ์มีการเหวี่ยงเกิดขึ้นหรือไม่ เพราะหากมีดาวเคราะห์นอกระบบโคจรรอบมันอยู่จริง ดาวฤกษ์จะต้องถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ดึงไปด้วย ถึงแม้จะน้อยนิดแต่ก็สามารถตรวจจับได้เช่นกัน ซึ่งการวิเคราะห์ครั้งนี้ร่วมมือกับทีม California Planet Search เพื่อตรวจจับการเหวี่ยงของดาว ผลก็คือมีการเหวี่ยงเกิดขึ้นจริง และ KOI-5Ab ก็คือดาวเคราะห์นอกระบบจริง ๆ

ภาพจำลองดาวเคราะห์นอกระบบ KOI-5Ab ขณะกำลัง Transit ผ่านดาวฤกษ์ของมัน – ที่มา Caltech/R. Hurt (Infrared Processing and Analysis Center, or IPAC)

จากการวิเคราะห์ได้ข้อมูลเพิ่มเติมว่าดาวฤกษ์ KOI-5A โคจรรอบ ๆ ดาวฤกษ์ KOI-5B ทุก ๆ 30 ปี ส่วนดาวที่สามชื่อว่า KOI-5C อยู่ห่างออกไปจากระบบดาว A และ B โคจรรอบ ๆ ระบบดาว A และ B ทุก ๆ 400 ปี นอกจากนี้ยังพบว่าดาวเคราะห์นอกระบบ KOI-5Ab โคจรในทิศทางขึ้นลงโดยเอียงไปจาก Orbital Plane ของดาว A และ B กว่า 50 องศา และยังโคจรแค่กับดาวฤกษ์ KOI-5A เท่านั้น

Diagram แสดงระบบดาว KOI-5 พร้อมดาวฤกษ์ทั้ง 3 ของมัน – ที่มา Caltech/R. Hurt (Infrared Processing and Analysis Center, or IPAC)

ซึ่งหนักดาราศาสตร์คาดว่าที่ดาวเคราะห์นอกระบบ KOI-5Ab เป็นแบบนี้น่าจะเป็นเพราะว่าระหว่างที่มันกำลังก่อตัวถูกแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ KOI-5B เหวี่ยงจนวงโคจรเป๋ไปแบบนั้น โดยระบบดาวสามดวงแบบนี้นั้นก็ถือว่าหายากพอสมควรโดยจากระบบดาวทั้งหมดที่เรารู้จักตอนนี้ มีเพียง 10% เท่านั้นที่เป็นระบบดาวสามดวง

แต่อย่างไรก็ตามการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบในระบบดาวคู่หรือระบบดาวสามดวง เช่น ระบบดาวสามดวง GW Orionis ที่เกิด Planet-forming disk แบบเบี้ยว ๆ ขึ้นและอาจมีดาวเคราะห์นอกระบบเกิดขึ้นได้ กลับพบมากกว่าในระบบดาวเดียว ทั้งที่ ๆ ระบบดาวเดียวมีจำนวนเยอะกว่าระบบดาวคู่หรือระบบดาวสามดวง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่าน่าจะเกิดจาก Observational bias ที่ดาวเคราะห์นอกระบบในระบบดาวดวงเดียวนั้นเจอง่ายกว่า ก็จะเป็นความรู้สึกแบบคงไม่น่าใช่ดาวเคราะห์นอกระบบหรอกมั้ง แต่กับระบบดาวหลายดวงที่การพบดาวเคราะห์นอกระบบนั้นมีโอกาสน้อย เวลาเจอก็จะเป็นความรู้สึกว่า เห้ย มันต้องใช้แน่ ๆ เลย นั่นเอง

ภาพจำลอง Platnet-forming disk แบบแปลก ๆ เบี้ยว ๆ ของ GW Orionis – ที่มา NRAO/AUI/NSF

ขณะเดียวกัน อุปกรณ์สำรวจใหม่ ๆ อย่าง Palomar Radial Velocity ของ Hale Telescope ของ NASA กับ NEID Instrument และ Keck Planet Finder ก็จะเข้าร่วมมาเป็นส่วนหนึ่งของการล่าดาวเคราะห์นอกระบบในอีกไม่ใช่นี้ เราคงจะได้เห็นการค้นพบใหม่ ๆ อีกเป็นจำนวนมากนั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

Planetary Sleuthing Finds Triple-Star World





MORE