นักวิทยาศาสตร์ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเบื้องต้นด้วยระบบอัตโนมัติจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ โดยวิธีการเคลื่อนที่ผ่านหน้า (Transit Method) ซึ่งเป็นวิธีวัดแสงที่ลดลงของดาวฤกษ์แม่เมื่อมีดาวเคราะห์ผ่านหน้า แต่เราจะแน่ใจได้อย่างไรว่าการตรวจหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์จะถูกต้อง? ทีมงาน “Kepler False Positive Working Group” ได้ช่วยกันแก้ไขข้อผิดพลาดที่อาจจะทำให้ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะบางดวงตกหล่นจากการตรวจหา

as20200625 1 01

ภาพจินตนาการดาวเคราะห์คล้ายโลกในเขตเอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต (Habitable Zone)

Credit : NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

 

การคัดเลือกดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

               

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์เริ่มใช้งานในปี พ.ศ. 2552 เก็บข้อมูลดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวนมาก แต่ข้อมูลการสังเกตการณ์เหล่านั้นไม่ได้ถูกตรวจสอบในทันที

เบื้องต้น ข้อมูลใดที่มีโอกาสเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจะใช้ชื่อ “Threshold Crossing Event (TCE)” ซึ่งเป็นข้อมูลที่ยังไม่ผ่านการตรวจสอบอย่างถี่ถ้วน อาจใช่หรือไม่ใช่ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะก็ได้ เช่น มีสัญญาณรบกวน หรือมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นกับเครื่องมือจนทำให้ข้อมูลมีลักษณะคล้ายกับข้อมูลของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ เป็นต้น

                กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์เริ่มปฏิบัติการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะและส่งข้อมูลจำนวนมากกลับมายังทีมวิจัย ซึ่งในช่วงแรกใช้คนในการตรวจสอบเพื่อยืนยันการค้นพบ แต่เนื่องจากจำนวนข้อมูลที่มีมากและเพิ่มขึ้นตลอดเวลา ทีมวิจัยจึงสร้างระบบตรวจสอบอัตโนมัติเพื่อดึงเอาเฉพาะชุดข้อมูลที่มีแนวโน้มว่าจะมีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะผ่านหน้า ระบบนี้ชื่อว่า “Robovetter” เข้ามาช่วยในการค้นหา จึงทำให้สามารถตรวจสอบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้ทันกับข้อมูลที่ถูกส่งมา

 

as20200625 1 02

แผนภาพแสดงตัวอย่างระบบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์

Credit : NASA Ames / UC Santa Cruz

 

การตรวจสอบด้วยเครื่องมือและคน

               

การตรวจสอบแบบอัตโนมัติมีข้อดีหลายประการ ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากโดยไม่ต้องอาศัยกำลังคน และข้อมูลทางสถิติยังช่วยให้ทีมนักวิจัยสามารถอนุมานข้อมูลบางส่วนเพื่อเติมเต็มให้ข้อมูลสมบูรณ์ได้ แต่อย่างไรก็ดี Robovetter ก็ไม่ได้คัดกรองข้อมูลได้ถูกต้องเสมอไป

               

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงต้องมีทีมงาน Kepler False Positive Working Group เพื่อตรวจสอบข้อมูลที่ Robovetter คัดทิ้งซ้ำอีกครั้งหนึ่ง กระบวนการนี้จะช่วยทำให้เราปรับปรุงชุดคำสั่งประมวลผลของ Robovetter และอาจค้นพบข้อมูลดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ซ่อนอยู่ในข้อมูลเก่าเหล่านี้เพิ่มขึ้นอีก

 

as20200625 1 03

ภาพกราฟการเปลี่ยนแปลงแสงของดาวฤกษ์ที่ลดลงดาวเคราะห์ Kepler-1649b เคลื่อนที่ผ่านหน้า (ด้านบน) ค้นพบเมื่อ พ.. 2560 และ Kepler-1649c (ด้านล่าง) ค้นพบในปี พ.. 2563 จากการนำข้อมูลเก่ามาวิเคราะห์ซ้ำ

Credit : Vander burg et al. 2020

 

ตัวอย่างเช่น ข้อมูลของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ Kepler-1649c ที่ในตอนแรกถูก Robovetter ระบุว่าไม่ใช่ข้อมูลของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ จนมีการตรวจสอบอีกครั้งและยืนยันการค้นพบในปี พ.ศ. 2563 โดย แอนดริว ฟันเดอร์เบิร์ค และทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส

การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะใหม่ที่คล้ายโลก

               

Kepler-1649c เป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีขนาดใกล้เคียงกับโลก โคจรรอบดาวแคระแดงด้วยคาบ 20 วัน อยู่ในพื้นที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต หรือพื้นที่รอบดาวฤกษ์ดวงแม่ที่มีอุณหภูมิเหมาะสมจนน้ำสามารถคงสถานะของเหลวที่พื้นผิวดาวได้

               

ทีมนักวิทยาศาสตร์สงสัยว่า Robovetter ตีความข้อมูลของระบบดาว Kepler-1649 คลาดเคลื่อนได้อย่างไร? จึงตั้งสมมติฐานว่าอาจเกิดจากการการเคลื่อนที่เฉพาะของดาวฤกษ์ให้เกิดสัญญาณรบกวนขึ้นในข้อมูลที่บันทึกได้ อัลกอริทึมของ Robovetter  จึงถูกระบุว่าข้อมูลนี้ไม่ใช่ข้อมูลของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

 

as20200625 1 04

ภาพแสดงตำแหน่งของดาวเคราะห์ Kepler-1649b (สีม่วงวงเล็ก) และ Kepler-1649c (สีม่วงวงใหญ่) โดยมีเขตที่เอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต (habitable zone) คือบริเวณสีเขียวเข้ม

Credit : Vanderburg et al.2020

 

ฟันเดอร์เบิร์คและทีมงานชี้ให้เห็นว่า แม้จะมีอัลกอริทึมที่สามารถวิเคราะห์ข้อมูลได้รวดเร็วกว่ามนุษย์หลายเท่า แต่ก็ยังคงพบข้อผิดพลาดที่จำเป็นจะต้องเติมเต็มด้วยความสามารถของมนุษย์อยู่ และอาจยังมีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอีกหลายร้อยดวงที่ Robovetter คัดทิ้งไป จึงจำเป็นจะต้องตรวจข้อมูลซ้ำอีกครั้งเพื่อพัฒนา Robovetter ให้มีความแม่นยำมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

 

อ้างอิง

- https://skyandtelescope.org/astronomy-news/rescuing-an-overlooked-planet/

BakosG.,etal.,HAT-P-10b:AlightandmoderatelyhotJupitertransitingaKdwarf,2009, ApJ, 696, 1950

 

เรียบเรียง : สุวนิตย์ วุฒสังข์ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ชำนาญการ สดร.

 

| Category: ข่าวดาราศาสตร์ | Hits: 80