นักวิทยาศาสตร์พบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใหม่ห่างออกไป 18 ปีแสง เป้าหมายการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

วันที่ 25 ตุลาคมที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงใหม่ ซึ่งอาจเป็นหนึ่งในเป้าหมายที่ดีที่สุดสำหรับการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก ดาวเคราะห์ดวงนี้มีชื่อว่า GJ 251c เป็นประเภทซูเปอร์-เอิร์ธ (Super-Earth) ซึ่งมีมวลขั้นต่ำประมาณ 3.84 ถึง 4 เท่า ของโลกของเรา

สิ่งที่ทำให้ GJ 251c น่าสนใจ คือ ตำแหน่งที่ตั้งอยู่ในเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัย (Habitable Zone) หรือที่เรียกว่าเขต Goldilocks Zone ของดาวฤกษ์แม่ ระยะห่างในเขตนี้หมายความว่าอุณหภูมิจะพอเหมาะพอควร ไม่ไกลหรือใกล้ดาวฤกษ์จนเกินไป ซึ่งน้ำในสถานะของเหลวสามารถคงอยู่ได้บนพื้นผิวของดาวเคราะห์ หากมีชั้นบรรยากาศที่เหมาะสม

เพื่อนบ้านในทางดาราศาสตร์

ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้อยู่ใกล้โลกมากในเชิงจักรวาล โดยอยู่ห่างออกไปเพียงประมาณ 18 ถึง 18.2 ปีแสง ในกลุ่มดาวคนคู่ (Gemini) ดร. พอล โรเบิร์ตสัน (Paul Robertson) นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ (UC Irvine) กล่าวว่า "ในเชิงจักรวาล มันแทบจะอยู่ข้างบ้านเลย"

GJ 251c โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ชื่อ GJ 251 ซึ่งเป็นดาวแคระแดง (Red dwarf) ที่มีมวลและเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหนึ่งในสามของดวงอาทิตย์ของเรา เนื่องจากดาวฤกษ์ดวงนี้มีขนาดเล็กและเย็นกว่า เขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยจึงอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มากกว่าเมื่อเทียบกับระบบสุริยะของเรา

วิธีการค้นพบและความท้าทาย

ดาวเคราะห์ GJ 251c ถูกค้นพบโดยใช้ข้อมูลการสังเกตการณ์ที่รวบรวมมายาวนานกว่า 20 ปี โดยทีมงานนักดาราศาสตร์นำโดย คอรีย์ เบียร์ด (Corey Beard) จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ (UC Irvine) ทีมนักวิจัยได้ทำการสังเกตการณ์ดาว GJ 251 เพื่อค้นหาโลกที่มีมวลต่ำที่อยู่ใกล้เคียง

การค้นพบนี้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า ความเร็วแนวรัศมี (Radial Velocity) ซึ่งเป็นการวัดการโยกเยกเพียงเล็กน้อยของดาวฤกษ์ ขณะที่มันถูกแรงดึงดูดของดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ดึง สัญญาณของการโยกเยกได้เผยให้เห็นหลักฐานของดาวเคราะห์ดวงที่สองในระบบ โดย GJ 251c มีคาบการโคจรอยู่ที่ 53.6 หรือ 54 วัน

การค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นงานที่ท้าทายอย่างยิ่ง เนื่องจากสัญญาณที่วัดได้มีความละเอียดอ่อนมาก และต้องแยกสัญญาณความเร็วแนวรัศมีของดาวเคราะห์ออกจากสัญญาณรบกวนที่เกิดจากกิจกรรมบนพื้นผิวของดาวฤกษ์ เช่น การพาความร้อนที่ปะทุขึ้น หรือกิจกรรมทางแม่เหล็ก 

ข้อมูลนี้ถูกปรับปรุงด้วยการสังเกตการณ์ความแม่นยำสูงใหม่จากเครื่อง Habitable-Zone Planet Finder (HPF) และได้รับการยืนยันโดยเครื่อง NEID Spectrograph ติดตั้งอยู่บนกล้องโทรทรรศน์ WIYN ขนาด 3.5 เมตร ที่หอสังเกตการณ์แห่งชาติคิตต์พีก (Kitt Peak National Observatory) ในรัฐแอริโซนา

ในระบบดาว GJ 251 ยังมีดาวเคราะห์อีกดวงที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ คือ GJ 251b ซึ่งเป็นซูเปอร์-เอิร์ธที่มีมวล 3.85 เท่าของโลก และมีคาบการโคจร 14.2 วัน แต่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์เกินไปจนไม่เอื้อต่อการอยู่อาศัย

ความสำคัญในเขต Goldilocks Zone

ดร. สุวรัธ มหาเทวัน (Suvrath Mahadevan) นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียสเตต (Penn State University) อธิบายว่า ดาวเคราะห์ที่อยู่ในเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยและมีองค์ประกอบเป็นหินและของแข็งคล้ายโลกนั้นหาได้ยากมากจากดาวเคราะห์หลายพันดวงที่ค้นพบมาจนถึงปัจจุบัน

แม้ว่าจะยังไม่สามารถยืนยันได้ว่า GJ 251c มีชั้นบรรยากาศหรือสิ่งมีชีวิตหรือไม่ แต่ ดร. มหาเทวันกล่าวว่า ดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นเป้าหมายที่มีแนวโน้มดีสำหรับการสำรวจในอนาคต และเป็นหนึ่งในดาวต้องสงสัยเพื่อการค้นหาสิ่งบ่งชี้ทางชีวภาพ (Biosignatures) ในชั้นบรรยากาศ

การถ่ายภาพโดยตรงและความท้าทายจากดาวแคระแดง

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบรายละเอียดอื่น ๆ ของ GJ 251c เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางและคุณสมบัติอื่น ๆ เนื่องจากดาวเคราะห์ดวงนี้ไม่ได้ผ่านหน้าดาวฤกษ์แม่ของมัน อย่างไรก็ตาม นักวิจัยเชื่อว่าดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นเป้าหมายสำคัญสำหรับ การถ่ายภาพโดยตรง (Direct imaging campaigns) ในอนาคต

คอรีย์ เบียร์ด ระบุว่า แม้ในตอนนี้เทคโนโลยีและวิธีการวิเคราะห์อยู่ในขอบเขตที่ล้ำสมัย แต่ยังคงต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ในอนาคตเพื่อถ่ายภาพโดยตรง และยังต้องการการลงทุนจากประชาคมวิทยาศาสตร์ การสำรวจบรรยากาศอย่างสมบูรณ์อาจต้องใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศยักษ์ที่วางแผนไว้ เช่น หอสังเกตการณ์ Habitable Worlds Observatory ซึ่งคาดว่าจะเปิดตัวในช่วงปี 2040

แม้จะเป็นเป้าหมายที่น่าสนใจ แต่ก็มีความท้าทายที่สำคัญ เนื่องจากดาวฤกษ์ GJ 251 เป็นดาวแคระแดง ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่ามักมีการปะทุที่รุนแรง (Flares) อย่างสม่ำเสมอ ซึ่งสามารถกวาดล้างชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ไปได้เมื่อเวลาผ่านไป ตัวอย่างเช่น ดาวเคราะห์บางดวงในระบบ TRAPPIST-1 ที่โคจรรอบดาวแคระแดงก็ไม่มีหลักฐานของชั้นบรรยากาศ

อย่างไรก็ตาม GJ 251c อาจมีโอกาสดีกว่าเล็กน้อย เนื่องจากดาวฤกษ์ GJ 251 มีมวลมากกว่าดาวแคระแดงดวงอื่น ๆ เล็กน้อย ทำให้มีความร้อนสูงขึ้น และผลักเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยออกไปไกลขึ้น เป็นไปได้ว่า GJ 251c อาจอยู่ห่างพอที่จะหลีกเลี่ยงความรุนแรงของการปะทุได้ หากมันมีชั้นบรรยากาศที่หนาและสนามแม่เหล็กดาวเคราะห์ที่แข็งแกร่ง

ผลการวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร The Astronomical Journal เมื่อวันที่ 23 ตุลาคมที่ผ่านมา