เมื่อวันที่ 16 กันยายน 2020 กล้องยานสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ Transiting Exoplanet Survey Satellite หรือ TESS และข้อมูลเก่าจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Spitzer ซึ่งปลดระวางไปแล้ว ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่สามารถโคจรรอบดาวแคระขาวซึ่งเป็นดาวแม่ของมันได้โดยไม่แตกเป็นชิ้น ๆ ซะก่อน โดยดาวแคระขาวของระบบนี้มีชื่อว่า WD 1856+534 ซึ่งนักดาราศาสตร์คาดว่าเป็นเศษซากของดาวหมดอายุขัยที่มีคุณสมบัติคล้ายดวงอาทิตย์โดยมีขนาดใหญ่กว่าโลกเพียง 40% เท่านั้นเอง ส่วนดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบ WD 1856+534 มีชื่อว่า WD 1856 b มีขนาดประมาณดาวพฤหัสบดีซึ่งใหญ่กว่าดาวแม่ของมันกว่า 7 เท่าด้วยซ้ำไป
WD 1856 b โคจรรอบดาวแม่ของมันทุก ๆ 34 ชั่วโมง หมายความว่า 1 ปีบนดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้เท่ากับ 34 ชั่วโมง เรียกได้ว่าโคจรเร็วกว่าดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์กว่า 60 เท่า
ในขณะที่ TESS กำลังทำ Sector Scan (สามารถอ่านบทความเกี่ยวกับวิธีการหาดาวเคราะห์นอกระบบของ TESS ได้ที่นี่) โดยการทำ Sector Scan นั้นเป็นการใช้กล้องถ่ายรูป 4 ตัวของ TESS ถ่ายภาพของ Southern Hemisphere 4 ภาพมุม 25 องศา แล้วนำภาพทั้ง 4 ภาพมาประกอบกันเป็นภาพมุม 96 องศา นับเป็นหนึ่ง Observation Sector จากนั้นจึงขยับกล้องไปสำรวจตำแหน่งอื่นและทำ Sector Scan ซ้ำ อีกรวมเป็นทั้งหมด 13 Sectors จากนั้นจึงเปลี่ยนไปทำ Northern Hemisphere อีก 13 Sectors จึงจะได้ภาพท้องฟ้าคลอมคลุม 360 องศา ซึ่งแต่ละ Sector อาจใช้เวลาเป็นเดือนเลยทีเดียว
ซึ่งระหว่างการทำ Sector Scan เพื่อหาการ Transit ของดาวเคราะห์นอกระบบด้วยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความสว่างของดาวฤกษ ์ (หากมีดาวเคราะห์นอกระบบผ่านหน้าดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์จะมีความสว่างลดลง) TESS ก็พบเข้ากับดาวเคราะห์นอกระบบ WD 1856 b อยู่ห่างออกไป 80 ปีแสง ในกลุ่มดาวมังกร ซึ่งกำลังโคจรรอบดาวแคะขาวขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 18,000 กิโลเมตร และคาดว่าเป็นดาวที่มีอายุกว่า 10 พันล้านปีแล้ว (เพราะว่าอุณหภูมิพื้นผิวเย็นมาก) แต่ที่น่าตกใจก็คือดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ทั้งสองมันโคจรใกล้กันมากในระดับที่เรียกว่ากอดกันยังได้ เพราะว่าขนาดระบบดาวคู่ก็ยังไม่โคจรกันใกล้ขนาดนี้ ยิ่งไปกว่านั้นมันอยู่ตรงนั้นโดยไม่แตกเป็นเสี่ยง ๆ ได้ยังไง
โดยปกติเมื่อดาวฤกษ์มวลเท่าดวงอาทิตย์หรือใกล้เคียงออกจากลำดับหลัก (Main Sequence) กล่าวคือ Hydrogen ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานในการทำปฎิกิริยาฟิวชั่นของดาวเริ่มหมดเหลือแต่ Helium ในแกนกลางของดาว มันจะยังเหลือ Hydrogen อยู่จำนวนหนึ่งที่เปลือกนอกของดาวเรียกว่า Hydrogen Shell ซึ่งเมื่อไม่มีแรง Thermonuclear มาสร้างกำลังขยายตัวต้านแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง ดาวจะเริ่มยุบตัวลงจนกระทั่งอุณหภูมิเปลือกนอกของดาวสูงขึ้นจนเกิดปฎิกิริยาฟิวชั่นที่เปลือกนอกเรียกว่า Hydrogen shell burning ซึ่งจะทำให้ดาวขยายตัวอย่างรวดเร็วเป็นดาวยักษ์แดงแระระหว่างที่มันขยายตัวมันจะสูญเสียมวลชั้นนอกไปด้วยกว่า 80% ของมวลทั้งหมดจากนั้นจึงหดตัวลงอีกครั้งกลายเป็นดาวแคระขาว เพราะหลักการนี้เองจึงทำให้มันเป็นไปไม่ได้ที่ WD 1856 b จะก่อตัวข้าง ๆ ดาวฤกษ์ของมัน ไม่งั้นมันคงเป็นส่วนหนึ่งของดาวแม่มันไปแล้ว (โดนกิน) ระหว่างที่ดาวแม่ขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง ระยะที่ดาวเคราะห์จะอยู่รอดได้คือ 50 เท่าของที่มันอยู่ตอนนี้ จึงจะรอดจากการโดนกินโดยดาวยักษ์แดง
หมายความว่าตอนที่ดาว WD 1856+534 ยังเป็นดาวในลำดับหลัก WD 1856 b จะต้องอยู่ไกลจากมันมากกว่านี้นั่นเอง โดยนักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าอาจเกิดจากการรบกวนวงโคจรของ WD 1856 b ให้โค้งเข้าหาดาวแม่ของมันมากขึ้นและเมื่อวงโคจรมีลักษณะโค้งหรือ Eliptical มันก็จะค่อย ๆ เปลี่ยนลักษณะของวงโคจรเป็นวงกลมตามกฏแรงดึงดูดเมื่อดาวเคราะห์ค่อย ๆ สูญเสียแรงโคจรแบบรี ซึ่งทฤษฏีที่เป็นไปได้มากที่สุดคือ ดาวเคราะห์น้อยนอกระบบขนาดพอ ๆ กับดาวพฤหัสบดี รบกวนวงโคจรของ WD 1856 b ทำให้วงโคจรของมันไม่เสถียรจนถูกดาวฤกษ์ค่อย ๆ ดูดเข้าไปใกล้มากขึ้นเรื่อย ๆ หรืออีกทฤษฏีซึ่งสันนิษฐานว่าดาวฤกษ์ G229-20 A และ B ซึ่งอยู่ใกล้ ๆ ระบบดาว WD 1856 b หรือแม้แต่ Rogue star อาจจะดันไปโคจรผ่านระบบดาวแล้วรบกวนวงโคจรของ WD 1856 b
อย่างไรก็ตาม TESS ยังไม่สามารถตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบดวงอื่นในระบบดาวนี้ได้ แต่นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าอาจจะมีดาวเคราะห์ดวงอื่นอีก แค่ยังหาไม่เจอเพราะว่า TESS มีช่วงเวลาการทำ Sector Scan ในพื้นที่เดิมเพียงแค่ 27 วัน เพราะฉะนั้นการเกิด Transit ของดาวเคราะห์นอกระบบอาจจะไม่เกิดใน 27 วันที่ TESS ทำการสำรวจก็เป็นได้ นอกจากนี้ Jame Webb Space Telescope หรือ JWST อาจจะเข้ามาช่วยในการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้ด้วย เช่น การตรวจสอบองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบไม่ว่าจะเป็น น้ำ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และอื่น ๆ อีกด้วยนั่นเอง
สามารถอ่านเปเปอร์งานวิจัยได้ที่นี่: A giant planet candidate transiting a white dwarf
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
อ้างอิง
A giant planet candidate transiting a white dwarf
NASA Missions Spy First Possible ‘Survivor’ Planet Hugging White Dwarf Star
