NASA TESS ค้นพบ Exoplanet ในระบบดาว TOI 451
TESS ค้นพบ Exoplanet ในระบบดาว TOI 451

Chottiwatt Jittprasong in Featured

TESS ค้นพบ Exoplanet ในระบบดาว TOI 451

February 16, 2021

ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบในระบบดาว TOI 451 จากข้อมูลของกล้อง Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ภายในพื้นที่ที่เรียกว่า Pisces-Eridanus ซึ่งเป็นเหมือนสายน้ำในอวกาศที่เต็มไปด้วยดาวอายุน้อยทอดยาวกว่า 1 ส่วน 3 ของท้องฟ้า

อ้างอิงจากงานวิจัย TESS Hunt for Young and Maturing Exoplanets (THYME). IV. Three Small Planets Orbiting a 120 Myr Old Star in the Pisces-Eridanus Stream

ดาวเคราะห์นอกระบบ TOI 451 b, TOI 451 c และ TOI 451 d ถูกค้นพบจากภาพภ่ายของ TESS ระหว่างเดือน ตุลาคม จนถึงเดือน ธันวาคม 2018 ซึ่งหลังจากการค้นพบไม่นาน การสำรวจเพิ่มเติมก็ตามมาในปี 2019 และ 2020 ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Spitzer ซึ่งตอนนี้ปลดระวางไปแล้ว และข้อมูลจากดาวเทียม NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินต่าง ๆ

โดยจากการวิเคราะห์พบว่า นอกจาก TOI 451 จะมีดาวเคราะห์นอกระบบโคจรอยู่ถึง 3 ดวงแล้ว มันยังมีมีเข็มขัดดาวเคราะห์้อยอยู่รอบ ๆ คล้ายกับเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยของระบบสุริยะอีกด้วย ที่ระยะถัดออกไปจากเข็มขัดดาวเคราะห์น้อย TOI 451 มีวัตถุที่คาดว่าน่าจะเป็นระบบดาวคู่โคตรรอบ ๆ อยู่อีกด้วย โดย TOI 451 นั้นมีอายุเพียงแค่ 120 ล้านปีเท่านั้น และห่างออกไปเพียง 400 ปีแสงเท่านั้น

ภาพไดอะแกรมของระบบดาว TOI 451 พร้อมดาวเคราะห์นอกระบบ 3 ดวง – ที่มา NASA’s Goddard Space Flight Center

TOI 451 หรือ CD-38 1467 นั้นเป็นดาวฤกษ์ Spectral type G (แบบเดียวกับดวงอาทิตย์) มีมวลประมาณ 95% ของดวงอาทิตย์และเล็กกว่าเพียงแค่ 88% ของดวงอาทิตย์เท่านั้น ปลดปล่อยพลังงานน้อยกว่าดวงอาทิตย์ 35% หมุนรอบตัวเองทุก ๆ 5.1 วันซึ่งเร็วกกว่าดวงอาทิตย์ถึง 5 เท่า และมีอายุน้อยมากที่เพียง 120 ล้านปีเท่านั้น ดาวเคราะห์ TOI 451 b มีขนาดเป็น 2 เท่าของโลก c มีขนาดที่ 3 เท่าของโลกและ d มีขนาดที่ 4 เท่าของโลก ดาวทั้ง 3 ดวงโคจรห่างจากดาวแม่ของมันน้อยมากเมื่อเทียบกับระยะทางที่โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์

ส่วนระบบดาวคู่อยู่ห่างออกไปประมาณ 4,700 AU คาดว่าเป็นดาวแคะ Spectral type M สองดวงกำลังโคจรรอบ ๆ กันอยู่ มีความสว่างปรากฏเพียงแค่ 2% ของดวงอาทิตย์เท่านั้น

สายน้ำ Pisces-Eridanus ที่เราพูดถึงเรียกว่า Stella Stream ซึ่งก็คือบริเวณที่มีดาวที่เกิดจากกลุ่ม ๆ เดียวกันทอดยาวในแนวท้องฟ้า โดย Stellar Streams เกิดจากการที่แรงโน้มถ่วงของกาแล็กซีทางช้างเผือกเหวี่ยงและฉีกกระจุกดาวออกเรื่อย ๆ ทำให้กระจุกดาวถูกเหวี่ยงออกไปตาม ๆ กันเกิดเป็นสายขึ้น

ภารกิจ Gaia ของ ESA (European Space Agency) พบว่า Pisces-Eridanus นั้นเป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นของดาวมากที่สุดจุดหนึ่ง ทอดยาวทะลุไปกว่า 14 กลุ่มดาว ยาวประมาณ 1,300 ปีแสง อย่างไรก็ตามเมื่อไม่นานมานี้นักดาราศาสตร์พบว่าดาวในบริเวณ Pisces-Eridanus มีอายุเพียงแค่ 3% ของระบบสุริยะของเราเท่านั้น แล้วนักดาราศาสตร์รู้ได้อย่างไร?

Pisces-Eridanus Stellar Stream ยาวกว่า 1,300 ปีแสงครอบคลุมท้องฟ้ากว่า 1 ส่วน 3 โดยมี TOI 451 ที่ถูกวงกลมไว้อยู่ในกลุ่มดาว Eridanus – ที่มา NASA’s Goddard Space Flight Center

ดาวที่พึ่งเกิดใหม่หรือ Protostar จะมีอัตราหมุนรอบตัวเองที่สูงมากเมื่อเทียบกับดาวที่มีอายุมาก และดาวเกิดใหม่พวกนี้จะมีสิ่งที่เรารู้จักกันว่า Sunspot แต่กับดาวพวกนี้เราเรียกว่า Starspot (มันคืออันเดียวกัน) ซึ่งเป็นจุดที่มีอุณหภูมิต่ำและมืดบนผิวของดาว เราสามารถอาศัย Starspot พวกนี้ในการวัดความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของดาวเพื่อคำนวณหาอายุได้โดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความสว่างดาว เมื่อดาวหันด้านที่มี Starspot มา ความสว่างย่อมลดลง และเมื่อมันหันกลับไปความสว่างก็จะเพิ่มขึ้น สุดท้ายเราก็จะได้ Pattern การเปลี่ยนแปลงของความสว่างที่ TESS สามารถตรวจจับได้นั่นเอง

Protostar กับ Protoplanetary disk ที่กำลังก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ – ที่มา ESO/L. CALCADA

อาศัยหลักการข้างต้น TESS สามารถตรวจจับการหมุนรอบตัวเองของดาวอย่างรวดเร็วด้วยเทคนิค Starspot ได้ และพบว่าดาวจำนวนมากใน Pisces-Eridanus นั้นหมุนเร็วมากและคาดว่าน่าจะมีอายุน้อยมากด้วยเช่นกัน มีคุณสมบัติคล้ายกับกระจุกดาวลูกไก่ (Pleiades cluster)

แต่ถึง TOI 451 จะมีดาวเคราะห์นอกระบบอยู่ นักดาราศาสตร์คาดว่ามันน่าจะอยู่อาศัยไม่ได้ด้วยระยะห่างจากดาวเคราะห์กับดาวแม่ของมันนั้นน้อยมาก โดยดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลที่สุดอย่าง TOI 451 d ยังมีวงโคจรใกล้กับดาวแม่ของมันมากกว่าระยะห่างของดาวพุธกับดางอาทิตย์เสียอีก อุณหภูมิพื้นผิวจึงน่าจะอยู่ระหว่าง 450 จนถึง 1,200 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว แต่มีความเป็นไปได้ว่าดาวเคราะห์ใหญ่ขนาดนี้อาจมีชั้นบรรยากาศอยู่ก็เป็นได้ อาจจะเป็นลักษณะเดียวกับดาวศุกร์

ซึ่งจะทำการสำรวจชั้นบรรยากาศต่อไปด้วยการสังเกตการณ์แสงที่ทะลุเข้าไปในชั้นบรรยากาศของดาวเพื่อสร้างโมเดลจำลองชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นั่นเอง

ส่วนเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยของระบบ TOI 451 นั้นมีถูกค้นพบโดย WISE ในช่วงคลื่นแสง Infrared ที่ความยาวคลื่นปรมาณ 12 – 24 ไมเครเมตร ซึ่งตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ เป็ฯหลักฐานบ่งบอกว่ามันคือจานดาวเคราะห์น้อยที่มีลักษณะคล้ายฝุ่น ซึ่งน่าจะเกิดจากหินอุกกาบาตชนกันจนเกิดเป็นเศษเล็ก ๆ ขึ้น

ในส่วนของระบบดาวคู่ นักดาราศาสตร์ยังไม่มีข้อมูลมากแต่สันนิษฐานว่ามันคือระบบดาวคู่ M-type มวลประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์และมีพลังงานเพียง 2% ของดวงอาทิตย์ อยู่ห่างจาก TOI 451 ประมาณ 27 วันแสง หมายความว่าแสงใช้เวลาเดินทางประมาณ 27 วัน คุณสมบัติเพิ่มเติมของ ระบบดาวคู่นี้ยังไม่สามารถระบุได้เพราะว่าภาพที่ถ่ายระบบดาวนี้มาได้พร้อมกับ TOI 451 ระบบดาวคู่นี้เป็นเพียงจุดพิกเซล 2 จุดเท่านั้น จึงยากที่จะวิเคราะห์เพิ่มเติม นอกจากนี้มันยังไม่ได้ถูกยืนยัน จึงยังไม่มีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการนั่นเอง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO

อ้างอิง

NASA’s TESS Discovers New Worlds in a River of Young Stars





MORE