พบ "โลก" เวอร์ชันน้ำแข็งอยู่นอกระบบสุริยะ

นักวิทยาศาสตร์พบดาวเคราะห์นอกระบบที่มีหลายอย่างคล้ายโลก ทั้งมวลที่เท่ากัน และระยะห่างจากดาวฤกษ์ที่ใกล้เคียงระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์ของเรากับดวงอาทิตย์ แต่เป็นดาวเคราะห์ที่หนาวเย็นเกินไปสำหรับสิ่งมีชีวิต เพราะดาวฤกษ์ใจกลางระบบค่อนข้างริบหรี่

แม้ดาวเคราะห์นอกระบบที่เพิ่งพบใหม่จะหนาวเย็นเกินไปจนสิ่งมีชีวิตไม่น่าจะอาศัยอยู่ได้ แต่รายงานจากองค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) ระบุว่า การค้นพบครั้งนี้ก็ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงประเภทของระบบดาวเคราะห์ที่อยู่นอกระบบสุริยะได้มากขึ้น

ยอสซี ชวาร์ตซวาล์ด (Yossi Shvartzvald) นักวิชาการหลังปริญญาเอกของนาซา ประจำที่ห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนความดัน (Jet Propulsion Laboratory) ในพาสาดีนา แคลิฟอร์เนีย และหัวหน้าทีมวิจัยซึ่งตีพิมพ์ผลงานการค้นพบครั้งนี้ลงวารสารแอสโตรฟิสิกส์เจอร์นัลเลตเตอร์ส (Astrophysical Journal Letters) เรียกดาวเคราะห์นี้ว่า “ไอซ์บอล” (iceball) โดยระบุว่า เป็นดาวเคราะห์ที่มีมวลน้อยที่เท่าที่เคยสังเกตพบด้วยเทคนิค “ไมโครเลนส์” (microlensing)

เทคนิคไมโครเลนส์นั้นเป็นเทคนิคที่ใช้ค้นหาวัตถุในระยะไกล โดยใช้ดาวฤกษ์ที่อยู่พื้นหลังเป็นแสงแฟลช เมื่อดาวฤกษ์อีกดวงผ่านหน้าดาวฤกษ์สว่างที่ใช้เป็นพื้นหลัง แรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ที่อยู่ด้านหน้าจะรวมแสงไปที่ดาวฤกษ์พื้นหลัง ทำให้ดาวฤกษ์พื้นหลังสว่างขึ้น

ส่วนดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ด้านหน้าอาจส่งผลให้ความสว่างของดาวฤกษ์ด้านหลังลดลงไปชั่วขณะ ในกรณีนี้แสงที่ลดลงไปชั่วขณะจะเกิดขึ้นไม่กี่ชั่วโมง ซึ่งเทคนิคไมโครเลนส์ช่วยการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ไกลจากโลกมากๆ และสามารถตรวจพบดาวเคราะห์ที่มีมวลต่ำ ซึ่งอยู่ไกลจากดาวฤกษ์ของตัวเองมากกว่าระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์

ดาวเคราะห์ที่ถูกเรียกว่าก้อนน้ำแข็งหรือไอซ์บอลนี้มีชื่อว่า OGLE-2016-BLG-1195Lb ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจถึงการกระจายตัวของดาวเคราะห์ในระบบกาแล็กซีของเรา และยังมีคำถามปลายเปิดเกี่ยวกับ ความแตกต่างของดาวเคราะห์ในบริเวณศูนย์กลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกที่นูนเหมือนไข่ดาวกับบริเวณขอบที่แบนๆ ของกาแล็กซี

สำหรับดาวเคราะห์ OGLE-2016-BLG-1195Lb นั้นอยู่บริเวณขอบแบนๆ ของกาแล็กซีทาง เช่นเดียวกับดาวเคราะห์นอกระบบอีก 2 ดวงที่ค้นพบด้วยเทคนิคไมโครเลนส์ก่อนหน้านี้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer Space Telescope) ของนาซา

สำหรับการศึกษาครั้งนี้ได้รับการแจ้งเตือนจากการสำรวจโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ไมโครเลนส์บนพื้นโลกโอจีแอลอี (OGLE : Optical Gravitational Lensing Experiment) ที่บริหารจัดการโดยมหาวิทยาลัยวอร์ซอว์ (University of Warsaw) ในโปแลนด์ และทีมศึกษาได้ใช้เครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ไมโครเลนส์เกาหลี (Korea Microlensing Telescope Network) หรือเคเอ็มทีเน็ต (KMTNet) ที่เดินเครื่องโดยสถาบันวิทยาการดาราศาสตร์และอวกาศเกาหลี (Korea Astronomy and Space Science Institute) รวมถึงกล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ เพื่อติดตามปรากฏการณ์ดังกล่าวทั้งจากบนโลกและจากอวกาศ

กล้องเคเอ็มทีเน็ตนั้นประกอบด้วยกล้องโทรทรรศน์เลนส์กว้าง 3 ตัว ตัวหนึ่งอยู่ในชิลี อีกตัวอยู่ในออสเตรเลีย และอีกตัวอยู่ที่แอฟริกาใต้ หลังจากนักวิทยาศาสตร์ของทีมสปิตเซอร์ได้รับสัญญาณเตือนจากกล้องโอจีแอลอี พวกเขาก็รับรู้ได้ว่ามีโอกาสสูงที่ค้นพบดาวเคราะห์ โดยจากมุมมองทั้งบนโลกและในอวกาศนั้นนักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องเคเอ็มทีเน็ตตรวจหาดาวเคราะห์ และใช้ข้อมูลจากกล้องสปิตเซอร์คำนวณมวลของดาวและดาวเคราะห์

แม้ว่าดาวเคราะห์ OGLE-2016-BLG-1195Lb มีมวลเท่าๆ กับโลก และอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ของศูนย์กลางระบบในระยะเดียวกับระยะห่างระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ แต่ความเหมือนมีเพียงเท่านี้ โดยดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากโลกถึง 13,000 ปีแสงนั้น โคจรรอบดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กมาก จนนักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่าเป็นดาวฤกษ์หรือไม่ เพราะอาจจะป็นดาวแคระน้ำตาล ซึ่งเป็นวัตถุอวกาศคล้ายดาวฤกษ์ แต่ใจกลางไม่ร้อนพอจะสร้างพลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน และดาวฤกษ์นี้ยังมีมวลเพียง 7.8% ของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ปริ่มๆ ระหว่างเป็นดาวฤกษ์หรืออาจไม่ใช่ก็ได้

อีกทางหนึ่งดาวฤกษ์ศูนย์ของดาวเคราะห์ OGLE-2016-BLG-1195Lb อาจเป็นดาวแคระที่เย็นมากอย่างดาวฤกษ์ทราปปิสต์-1 (TRAPPIST-1) ซึ่งก่อนหน้านี้กล้องสปิตเซอร์และกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกได้ค้นพบดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกถึง 7 ดวง โคจรรอบดาวฤกษ์ทราปปิสต์-1 ในระยะที่ใกล้กว่าวงโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์และทั้งหมดมีโอกาสมีน้ำในรูปของเหลว

ทว่าสำหรับดาวเคราะห์ OGLE-2016-BLG-1195Lb ซึ่งอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างเย็นมากๆ ในระยะเท่าโลกห่างจากดวงอาทิตย์นั้น อาจจะเป็นดาวเคราะห์ที่หนาวเย็นยิ่งกว่าดาวเคราะห์แคระพลูโตก็ได้ ดังนั้นน้ำที่พื้นผิวน่าจะถูกแช่แข็งทั้งหมด หากจะมีน้ำในรูปของเหลวบนพื้นผิวดาวเคราะห์นี้ต้องโคจรใกล้ดาวฤกษ์ของตัวเองมากกว่านี้

ตอนนี้กล้องโทรทรรศน์บนโลกที่อาศัยเทคนิคไมโครเลนส์ไม่สามารถค้นหาดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กกว่านี้ได้ จึงจำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเพื่อค้นหาดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กกว่าด้วยเทคนิคไมโครเลนส์ ซึ่งนาซาเองมีแผนส่งกล้องโทรทรรศน์วีเฟิร์สต์ (WFIRST: Wide Field Infrared Survey Telescope) ที่มีความไวในการตรวจวัดสูงขึ้นสู่อวกาศในช่วงกลางศวรรษ 2020 และจะช่วยตรวจโจทย์ความต้องการนี้ได้

ชวาร์ตซ์วาล์ดกล่าวว่า หนึ่งในปัญหาของการคำนวณว่ามีดาวเคราะห์แบบนี้อยู่ระบบสุริยะอีกเท่าไรนั้น คือเราเดินมาถึงจุดที่ไม่สามารถค้นหาดาวเคราะห์ที่มีมวลน้อยกว่านี้ด้วยเทคนิคไมโครเลนส์ในปัจจุบัน แต่กล้องวีเฟิร์สต์จะช่วยเปลี่ยนแปลงสถานการณ์นี้ได้