16
Sep
2022

กล้องโทรทรรศน์ใหม่ของนาซ่าจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นพบโลกที่ลอยอย่างอิสระได้อย่างไร

กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน Nancy Grace จะสามารถตรวจจับดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่อยู่ห่างไกลได้โดยไม่มีดาว

ในขณะที่นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์ในกาแลคซีไกลโพ้นมากขึ้นเรื่อยๆ พวกเขาต้องเผชิญกับกลุ่มย่อยที่น่าสงสัยของออร์บที่ลอยอย่างอิสระและไม่เกี่ยวโยงกับหรือโคจรรอบดาวฤกษ์ดวงใดดวงหนึ่งมากขึ้น สิ่งที่ซับซ้อนยิ่งกว่านั้นคือภายในกลุ่มนั้น สิ่งที่พวกเขาพบส่วนใหญ่นั้นเป็นก๊าซ มีขนาดเท่าดาวพฤหัสบดี (อ่าน: ใหญ่) ดาวเคราะห์; ไม่กี่ดวงที่มีลักษณะคล้ายดาวเคราะห์หินเหมือนโลกของเราเอง

ค้นพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2546 ดาวเคราะห์ที่ลอยอย่างอิสระเหล่านี้เข้าใจยากและตรวจจับได้ยากจากหอสังเกตการณ์บนพื้นดินที่มีอยู่

อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้ากล้องโทรทรรศน์ใหม่ที่ปฏิวัติวงการซึ่งเปิดตัวในปี 2025 อาจสามารถไขความลับของความมืดของอวกาศได้ ซึ่งโลกที่ปราศจากแสงแดดอาจมีจำนวนมากกว่าดวงดาวด้วยซ้ำ กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน Nancy Grace ของนาซ่าจะสามารถเห็นดาวเคราะห์ที่ลอยอย่างอิสระที่เป็นหินมากขึ้น ซึ่งอาจมีขนาดเล็กกว่าดาวอังคารหลายร้อยดวง ตามการวิจัยที่ตีพิมพ์ในเดือนสิงหาคมนี้ในวารสารดาราศาสตร์ โลกที่ไร้แสงเหล่านี้สามารถส่องแสงว่าดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไรและเกิดอะไรขึ้นกับพวกมันหลังจากที่ดาวของพวกมันตายในที่สุด

สกอตต์ เกาดี้ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ และผู้เขียนงานวิจัยชิ้นใหม่กล่าวว่า “กาแลคซีอาจเต็มไปด้วยดาวเคราะห์ที่ลอยอิสระเหล่านี้ หรืออาจจะไม่มีเลย” “อาจมีดาวเคราะห์มวลโลกมากกว่าดาวในกาแลคซี่ … ตอนนี้เราจะมีความเป็นไปได้ที่โรมันจะคิดออก”

กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมัน Nancy Grace ซึ่งตั้งชื่อตามหัวหน้านักดาราศาสตร์คนแรกของ NASA ซึ่งสนับสนุนเครื่องมือใหม่อย่างฮับเบิลอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยและมีส่วนสนับสนุนที่สำคัญหลายประการในด้านดาราศาสตร์ จะเข้าร่วมในการสำรวจแกนกลาง 3 ครั้ง โรมันจะศึกษาพลังงานมืด สำรวจซุปเปอร์โนวาชนิดพิเศษ และค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนมากผ่านเทคโนโลยีที่เรียกว่าไมโครเลนส์โน้มถ่วง

เทคนิคนี้สามารถเผยให้เห็นวัตถุที่มืดเกินกว่าจะค้นพบด้วยวิธีอื่น เช่น หลุมดำหรือดาวเคราะห์ เมื่อวัตถุ เช่น ดาวเคราะห์ ผ่านหน้าดาวฤกษ์ แรงโน้มถ่วงของมันจะทำให้แสงของดาวสว่างขึ้นเล็กน้อย กำลังขยายที่เลือนลางซึ่งทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับแว่นขยายที่ผ่านได้ ไมโครเลนส์สามารถค้นหาโลกที่หลุดออกจากดาวของพวกมัน ล่องลอยผ่านความมืดของอวกาศต่างจากเทคนิคการค้นพบดาวเคราะห์อื่นๆ ส่วนใหญ่รายงานโฆษณา

แซมสัน จอห์นสัน นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอ และผู้เขียนคนแรกของงานวิจัยชิ้นใหม่กล่าวว่า “การใช้เลนส์ไมโครเลนส์สามารถค้นหาดาวเคราะห์จากโลกที่ล่วงเลยมาสู่ใจกลางกาแลคซี่ได้ “มันสามารถค้นหาดาวเคราะห์ได้ทั่วทั้งกาแลคซี”

เทคนิคนี้มีข้อจำกัดของตัวเอง เมื่อดาวเคราะห์เสร็จสิ้นกระบวนการเลนส์ มันยังคงล่องลอยผ่านความมืดของอวกาศ และจะไม่มีใครเห็นอีกจากโลกอีก แต่จอห์นสันบอกว่านั่นไม่ใช่ปัญหาใหญ่ เพราะดาราศาสตร์เต็มไปด้วยเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นครั้งเดียวชั่วคราว “คุณไม่ขอให้ซุปเปอร์โนวาระเบิดอีก ไม่ได้ขอให้หลุมดำรวมตัวอีก” เขากล่าว

แม้ว่าดาวเคราะห์ที่ลอยอย่างอิสระอาจทำให้พื้นที่อิ่มตัว แต่การค้นหาพวกมันก็เป็นเรื่องไร้สาระ กระบวนการนี้ต้องใช้วัตถุสามอย่าง—โลก, ดาวพื้นหลัง และวัตถุลึกลับที่ยังไม่ได้ค้นพบ—เรียงแถวกันอย่างแม่นยำ แทนที่จะมองดูดาวดวงเดียวและรอให้โอกาสเป็นที่ชื่นชอบ นักดาราศาสตร์กลับทำการสำรวจครั้งใหญ่เพื่อเฝ้าดูดวงดาวหลายร้อยล้านดวงพร้อมๆ กันเพื่อหาความสว่างที่ละเอียดอ่อนที่เกิดจากเลนส์ไมโคร การสำรวจขนาดมหึมาเหล่านี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถค้นพบเหตุการณ์ไมโครเลนส์ที่อาจเกิดขึ้นได้มากถึง 2,000 ถึง 3,000 เหตุการณ์ในแต่ละปี ซึ่งมีเพียงไม่กี่แห่งเท่านั้นที่เป็นดาวเคราะห์ที่เร่ร่อน ตามที่ผู้สังเกตการณ์ไมโครเลนส์ Przemek Mroz นักดาราศาสตร์จาก CalTech ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยใหม่นี้

ชั้นบรรยากาศของโลกสร้างการรบกวนเกินกว่าจะทำให้เหตุการณ์เล็กๆ เหล่านี้สังเกตได้ยาก สิ่งที่ทำให้โรมันแตกต่างก็คือมันจะโคจรอยู่ในอวกาศ ทำให้สามารถเฝ้าสังเกตเหตุการณ์ไมโครเลนส์ที่สั้นกว่าซึ่งเป็นตัวแทนของดาวเคราะห์ขนาดเล็กได้ นอกจากนี้ เนื่องจากการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ใช้แสงออพติคอล ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมที่มนุษย์เห็นด้วยตา พวกมันจึงไม่สามารถมองผ่านฝุ่นในใจกลางดาราจักรได้ โรมันจะพึ่งพาแสงอินฟราเรดมากกว่าออปติคัล ทำให้สามารถมองเข้าไปในใจกลางดาราจักรได้ ช่วยเพิ่มความสามารถในการค้นพบโลกที่ลอยอย่างอิสระได้อย่างมาก

โลกขนาดเท่าโลกใหม่ที่ค้นพบโดยชาวโรมันสามารถช่วยให้นักวิจัยเข้าใจกระบวนการที่ยุ่งเหยิงของการก่อตัวดาวเคราะห์ การสังเกตการณ์ระบบสุริยะครั้งก่อนทำให้นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าดาวเคราะห์ยักษ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวพฤหัสบดี ใช้แรงโน้มถ่วงของพวกมันเพื่อเหวี่ยงตัวอ่อนของดาวเคราะห์และดาวเคราะห์อายุน้อยบางตัวออกจากระบบสุริยะ ซึ่งเป็นกระบวนการที่น่าจะเกิดซ้ำในระบบอื่น โรมันสามารถช่วยระบุโลกที่สูญหายบางส่วนและระบุจำนวนคร่าวๆ ที่ถูกขับออกมา

แต่ดาวเคราะห์ไม่เพียงสูญหายไปในช่วงแรกของชีวิตเท่านั้น ดวงดาวที่ผ่านไปสามารถต่อสู้กับโลกที่เชื่อมต่อกับดาวของพวกเขาอย่างหลวมๆ ดาวฤกษ์แม่สามารถขับไล่ลูกดาวเคราะห์ของมันออกไปได้ในขณะที่วิวัฒนาการ ในอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้า ดวงอาทิตย์ของเราจะขยายตัวขึ้นเป็นดาวยักษ์แดง ซึ่งทำให้สสารของดาวฤกษ์เพียงพอที่แรงโน้มถ่วงของมันบนดาวเคราะห์ของมันจะอ่อนลง ทำให้บางส่วนเคลื่อนตัวออกไป

ดาวเคราะห์บางดวงอาจก่อตัวขึ้นโดยปราศจากความช่วยเหลือจากดาวฤกษ์ การศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าถุงเล็ก ๆ ของก๊าซและฝุ่นสามารถยุบตัวเพื่อไม่ใช่ดาว แต่เป็นก๊าซยักษ์

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถยืนยันที่มาของดาวเคราะห์ที่ลอยอิสระเพียงดวงเดียวได้ เนื่องจากไม่มีกระบวนการดีดออกใดๆ ที่ทิ้งรอยนิ้วมือไว้บนโลกใบนี้ การดูทางสถิติที่ประชากรควรให้ข้อมูลเชิงลึกในตัวเอง เข้าสู่โรมัน ซึ่งจะค้นพบความมั่งคั่งของโลกที่ไร้ดาวดวงใหม่ “ถ้าเราพบดาวเคราะห์มวลโลกจำนวนหนึ่ง พวกมันเกือบจะก่อตัวขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์” Gaudi กล่าว เนื่องจากดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นเองนั้นต้องการมวลมากกว่า

การสังเกตของโรมันควรให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโลกที่ลอยอย่างอิสระและวิธีที่พวกเขากลายเป็นผู้เร่ร่อนในอวกาศ “เราเริ่มวิ่งถึงขีดจำกัดของสิ่งที่เราสามารถทำได้จากภาคพื้นดินด้วยการสำรวจไมโครเลนส์ภาคพื้นดิน” Gaudi กล่าว “นั่นเป็นเหตุผลที่เราต้องไปอวกาศและใช้โรมัน”

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.