ผอ.หอดูดาวฝรั่งเศสเยือนไทย เผยเทคนิคหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

เผยเทคนิคค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ โดยหอดูดาวจากฝรั่งเศสที่พบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเป็นแห่งแรก ทั้งชี้ปัญหาอันยากลำบากในการแยกดาวเคราะห์ออกจากดาวฤกษ์ในระยะไกลๆ ที่มีความแตกต่างกันมาก ทั้งขนาดและความสว่าง แต่อยู่ใกล้กัน

ศ.มิแกล โบเออร์ (Prof.Michel Boer) ผู้อำนวยการหอดูดาวโอตโพรวองซ์ (Haute-Provence) จากประเทศฝรั่งเศสเดินทางมาร่วมฟัง การนำเสนอผลงานของยุววิจัยศูนย์การเรียนรู้โลกและดาราศาสตร์ (ลีซา) ภายในงาน "ไขปริศนาจักรวาลผ่านงานวิจัยและไอที ศักยภาพเด็กไทยบนเวทีนานาชาติ" ณ คณะครุศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อวันที่ 21 ส.ค.52 ซึ่งทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ได้เข้าร่วมในงานนี้ด้วย

โอกาสนี้ผู้อำนวยการจากหอดูดาวโอตโพรวองซ์ ที่ตรวจพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้เป็นแห่งแรกของโลก ได้บรรยายพิเศษเกี่ยวกับเทคนิคการหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะให้แก่นักเรียนที่เข้าฟังกว่า 500 คน โดยมีนายวิภู รุจิโรปการ เจ้าหน้าที่ลีซา รับหน้าที่ถอดความเป็นภาษาไทยระหว่างการบรรยายของ ศ.มิแกล

ปัญหาข้อแรกของการหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะผ่านกล้องโทรทรรศน์คือ ภาพของดาวที่เห็น จะไม่เห็นเป็นจุดหรือวงกลม แต่เห็นภาพของแสงดาวที่เลี้ยวเบนเป็นวงๆ และเป็นเรื่องยากมากในการแยกภาพของดาวฤกษ์ 2 ดวงที่อยู่ใกล้กัน

เป็นสิ่งที่ยากมากขึ้นในการหาดาวเคราะห์ในระบบดาวฤกษ์นั้นๆ เนื่องจากขนาดและความสว่างที่แตกต่างกันลิบลับ เราจะเห็นภาพได้ชัดขึ้นเมื่อเปรียบกับดาวเคราะห์ในสุริยะ เช่นโลกที่มีความสว่างน้อยกว่าดวงอาทิตย์ 10,000 ล้านเท่า ซึ่งการหาสิ่งที่อยู่ใกล้กันมากและความสว่างแตกต่างกันอย่างมากนั้นทำได้ยาก

การแก้ปัญหาโดยวิธีหาดาวเคราะห์ทางอ้อมวิธีแรกคือ ใช้หลักการ "ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์" (doppler effect) เนื่องจากดาวฤกษ์อยู่ตรงกลาง และมีดาวเคราะห์โคจรอยู่รอบๆ ซึ่งดาวเคราะห์จะมีแรงดึงดูดให้ตำแหน่งของดาวฤกษ์เปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย จึงเกิดปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ ซึ่งจะพบการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัมไปตามความเร็ว

จากภาพถ่าย เมื่อตำแหน่งดาวฤกษ์วิ่งเข้าหาเรา ความยาวคลื่นจะสั้นลงและทำให้ภาพสเปกตรัมเลื่อนไปทางสีน้ำเงิน (Blue Shift) แต่เมื่อดาวฤกษ์วิ่งหนีเราจะเห็นภาพสเปกตรัมเลื่อนไปทางสีแดง (Red Shift) นอกจากนี้ภาพสเปกตรัมยังมีเส้นดำๆ ที่แสดงถึงการดูดกลืนคลื่นแสงของธาตุ ซึ่งธาตุแต่ละชนิดจะดูดกลืนคลื่นแสงแตกต่างกัน

เนื่องจากเราสนใจดาวเคราะห์คล้ายโลก จึงต้องพัฒนาอุปกรณ์วัดสเปกตรัมที่ละเอียดขึ้น และต้องวัดการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่เทียบเท่ากับความเร็วในการเดิน เมื่อเราวัดการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระยะออกไปหลายปีแสง

อีกวิธีคือการสังเกตในช่วงดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวฤกษ์ ซึ่งจะทำให้แสงของดาวฤกษ์หายไป 1 ใน 100 ของค่าความสว่างเป็นแมกนิจูด แต่ปรากฏการณ์ลักษณะนี้เกิดขึ้นน้อย แต่เมื่อสังเกตดาวเคราะห์ในช่วงนี้ จะได้ข้อมูลเกี่ยวกับขนาดของดาว มุมเอียงของวงโคจร และหากถ่ายภาพสเปกตรัมในช่วงดังกล่าวยังสามารถบอกมวลของดาวเคราะห์ได้ ซึ่งเมื่อทราบขนาดและมวลของดาวเคราะห์แล้ว จะบอกได้ว่าเป็นดาวหิน ดาวเหล็ก มีน้ำมากหรือมีน้ำน้อย เป็นต้น

พร้อมกันนี้ยังมีวิธีสังเกตโดยตรงนั่นคือ หาอะไรบังดาวฤกษ์ไว้ซึ่งเป็นเทคนิคที่ใช้ในการศึกษาบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ซึ่งปกติเราศึกษาบรรยากาศของดวงอาทิตย์ได้ในช่วงปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น ซึ่งวิธีนี้ทำให้เราได้พบดาวเคราะห์ใหม่ๆ หรือกระทั่งพบดาวฤกษ์อยู่ระหว่างก่อตัวเป็นระบบสุริยะ ซึ่งทำให้เราทราบว่าความรู้เกี่ยวกับกำเนิดระบบสุริยะของเรายังจำกัด

"ตอนนี้เรามีความพยายามหลายอย่างในการหาดาวเคราะห์ให้ละเอียดขึ้น เช่นการพัฒนากล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ บางแห่งกล้องโทรทรรศน์อาศัยพื้นที่ของทั้งหุบเขา รวมถึงเทคนิคใหม่ๆ อย่างการนำกระจกมาร่วมกันให้ได้ขนาดใหญ่เพื่อภาพถ่ายที่ละเอียดขึ้น และนอกจากหาดาวเคราะห์แล้ว เรายังพยายามหาสิ่งมีชีวิตอื่น ซึ่งต้องอาศัยความรู้ด้านอื่นๆ อย่างเคมี ชีววิทยา เข้ามาเกี่ยวข้อง" ศ.โบเออร์กล่าว.