การค้นพบระบบดาวแคระน้ำตาล (Brown Dwarf) ที่ใกล้ที่สุด

  • พิมพ์

นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวแคระน้ำตาลสองดวงอยู่ห่างจากโลกออกไปเพียง 6.5 ปีแสงซึ่งนับว่าเป็นระบบดาวที่ใกล้ที่สุดเป็นลำดับที่ 3 และเป็นระบบดาวแคระสีน้ำตาลที่ใกล้ที่สุดเท่าที่เคยพบมา ยิ่งไปกว่านั้น ยังเป็นเป้าหมายสำคัญในการศึกษาเกี่ยวกับดาวเคราะห์อื่นๆที่อยู่นอกระบบสุริยะ (exoplanet)ด้วย

*ในอวกาศบริเวณใกล้เคียงกับเรามีสมาชิกเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อดาวแคระสีน้ำตาลสองดวงถูกค้นพบได้ชื่อว่า WISE J1049 ซึ่งดาวสองดวงดังกล่าวอยู่ห่างกัน 3 a.u. และอยู่ห่างจากโลกออกไป 6.5 ปีแสง เป็นระบบดาวแคระสีน้ำตาลที่ใกล้โลกที่สุดเท่าที่เคยค้นพบมา และนับเป็นระบบดาวที่ใกล้โลกเป็นอับดับสาม

 

        การค้นพบดาวแคระน้ำตาลคู่ใหม่ที่อยู่ห่างออกไป 6.5 ปีแสงคู่นี้ได้ทำลายสถิติกลายเป็นดาวแคระน้ำตาลที่ใกล้ที่สุด พร้อมกันนั้นยังเป็นระบบดาวที่ใกล้ที่สุดที่ถูกค้นพบตั้งแต่ปีค.. 1916 มันถูกตั้งชื่อว่า WISE J104915.57-531906 (หรือเรียกสั้นๆว่า WISE J1049) ถูกจัดให้เป็นระบบดาวที่ใกล้โลกมากที่สุดเป็นลำดับที่ 3 แทนที่ดาว Wolf 359 โดยอยู่ใกล้โลกรองจากดาว Alpha Centauri (ห่างออกไป 4.4 ปีแสง) และ Barnard’s star (ห่างออกไป 6 ปีแสง

        Kevin Luhman (Pennsylvania State University) ได้ประกาศการค้นพบนี้เป็นลายลักษณ์อักษรซึ่งจะได้รับการตีพิมพ์ในเดือนเมษายน ในวารสาร Astrophysical Journal ในทางเทคนิคแล้ว ระบบดาวที่ค้นพบข้างต้น แท้จริงแล้วไม่ได้ประกอบไปด้วยดาวฤกษ์ เนื่องจากดาวแคระน้ำตาลคือดาวที่ล้มเหลวหรือเป็นวัตถุกึ่งดาวฤกษ์ชนิดหนึ่งที่มีมวลน้อยเกินกว่าที่จะเกิดกระบวนการเผาไหม้ก๊าซไฮโดรเจนด้วยปฏิกิริยาฟิวชันและส่องแสงได้เหมือนดาวฤกษ์ปกติ ดาวแคระน้ำตาลจึงไม่ได้ส่องแสงในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นแต่จะแผ่รังสีในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดเนื่องจากความร้อนภายในดาว 

        Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) เป็นกล้องโทรทัศน์อินฟราเรดขององค์การนาซ่า ได้สำรวจคลื่นอินฟราเรดบนท้องฟ้าเกือบทั้งหมดตั้งแต่ปีค.. 2009 ถึง 2011 ได้ค้นพบดาวแคระน้ำตาลมากกว่า 100 ดวง 

ในตอนนี้เราสามารถศึกษาบริเวณโดยรอบระบบสุริยะได้อย่างเฉียบคมมากยิ่งขึ้นโดยการสังเกตการณ์คลื่นอินฟราเรด ผลปรากฏว่าดาวแคระน้ำตาลไม่ได้มีจำนวนมากดังที่เราเคยคาดการณ์ไว้” Davy Kirkpatrick(Caltech)กล่าว

        ในการสำรวจก่อนหน้านี้ส่วนมากจะพบดาวแคระน้ำตาลได้จากการตรวจพบรังสีอินฟราเรด แต่ Luhman ใช้วิธีที่ต่างออกไป โดยใช้ข้อมูลจาก WISE ค้นหาแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดดังกล่าวมีการเคลื่อนที่เร็วบนท้องฟ้ายามค่ำคืน โดยวัดความเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของวัตถุใดๆบนท้องฟ้าเทียบกับตำแหน่งดาวฤกษ์พื้นหลังซึ่งอยู่ไกลออกไปมากๆทำให้ Luhman สามารถหาระยะทางจากโลกถึงวัตถุดังกล่าวได้ด้วยเทคนิคที่เรียกว่า parallax ซึ่งเทคนิคนี้ใช้หลักการเรขาคณิตพื้นฐาน เทคนิคนี้ทำให้เราสามารถหาระยะห่างระหว่างใบหน้ากับนิ้วมือที่อยู่ตรงหน้าด้วยการสังเกตตำแหน่งที่เปลี่ยนไปของนิ้วมือเมื่อมองด้วยตาทีละข้างได้ 

 

 

        Luhman ใช้การเปลี่ยนตำแหน่ของโลกรอบดวงอาทิตย์แทนการเปลี่ยนตาทีละข้าง Luhman พบวัตถุที่ริบหรี่แต่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจากการสำรวจของ WISE และคำนวณหาว่าเขาจะพบวัตถุดังกล่าวได้ที่ตำแหน่งไหนในภาพถ่ายเก่าที่ถ่ายระหว่างปีค.. 1978 ถึง 1999 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการสำรวจคลื่นอินฟราเรดในอดีต การตรวจด้วยวิธีวัดดังกล่าว ทำให้ทราบระยะห่างของวัตถุนั้นซึ่งให้ผลเป็นมุม parallax 0.5 arcsecond ซึ่งเทียบเท่ากับระยะทาง 6.5 ± 0.5 ปีแสง ห่างจากโลกมากกว่า Bernard’s Star เล็กน้อยเท่านั้น

        นอกจากนี้ ข้อมูลจาก Gemini South Telescope ในชิลีสามารถแยกแหล่งรังสีอินฟราเรดออกเป็นสองวัตถุ ดาวแคระสีน้ำตาลทั้งสองดวงมี spectral type อยู่ระหว่าง L-type กับ T-type และมีระยะห่างระหว่างกันเป็นสามเท่าของระยะห่างระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ ดาวแคระน้ำตาลหนึ่งในนั้นสว่างมากกว่าอีกดวงหนึ่งประมาณ 1.5 เท่า

 

        “ดาวแคระน้ำตาลคู่นี้สว่างมากเพราะอยู่ใกล้โลก ทำให้ในตอนแรกที่ผมศึกษามันผมคิดว่ามันสว่างเกินกว่าที่จะเป็นแค่ดาวแคระน้ำตาล” Lurman กล่าว ดาวแคระคู่นี้ไม่เคยถูกตรวจพบจนกระทั่งปัจจุบันนั่นเพราะการสำรวจก่อนหน้านี้มีแนวโน้มที่จะหลีกเลี่ยงบริเวณที่มีดาวฤกษ์อยู่อย่างหนาแน่นอย่างบริเวณระนาบกาแลกซี่ทางช้างเผือก

 

Brown Dwarfs as Exoplanets

        ดาวแคระน้ำตาลมีความคล้ายคลึงกับดาวแก๊สขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์ต่างสนใจว่าดาวแคระน้ำตาลมีความเป็นไปได้ที่จะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะหรือไม่ และด้วยความที่ดาวแคระน้ำตาลคู่นี้อยู่ใกล้โลกมากทำให้เป็นที่น่าสนใจต่อการศึกษามากยิ่งขึ้น

        “ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่อยู่รอบดาวฤกษ์ดวงอื่นๆยากที่จะศึกษาโดยตรงเพราะมีแสงจ้าจากดาวฤกษ์ดังกล่าว” Lurman อธิบายแต่เรามักพบดาวแคระน้ำตาลลอยเป็นอิสระของมันเองในอวกาศ ไม่มีแสงจ้าจากดาวฤกษ์มารบกวน ทำให้ดาวแคระน้ำตาลเป็นที่สนใจเมื่อต้องการที่จะศึกษา cool atmosphere แทนการศึกษาจากดาวเคราะห์ขนาดใหญ่

        เราสามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระสีน้ำตาลได้โดยตรงแต่ดาวเคราะห์เหล่านั้นอาจจะไม่เหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิต เป็นการยากที่ดาวเคราะห์จะโคจรอย่างมีเสถียรภาพรอบๆระบบดาวคู่ แต่ยังมีความเป็นไปได้อยู่ที่จะมีดาวเคราะห์จะสามารถโคจรรอบดาวแคระสีน้ำตาลดวงใดดวงหนึ่ง หรือโคจรรอบดาวทั้งคู่ได้

        “ดาวเคราะห์สามารถโคจรรอบดาวแคระสีน้ำตาลดวงใดดวงหนึ่งได้โดยโคจรด้วยวงโคจรที่แคบจนแรงโน้มถ่วงจากดาวแคระอีกดวงหนึ่งไม่สามารถรบกวนเส้นทางการโคจรของดาวเคราะห์ดังกล่าวได้ หรืออีกกรณีหนึ่งคือ ดาวเคราะห์สามารถโคจรรอบดาวแคระสีน้ำตาลทั้งสองดวงด้วยวงโคจรที่ห่างจากดาวแคระทั้งคู่มากพอจนอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของดาวทั้งคู่กระทำกับดาวเคระห์ประหนึ่งว่าเป็นอิทธิพลที่มาจากดาวเพียงดวงเดียว” Geoffrey Marcy จาก University of California Berkeley กล่าว

        การค้นหาดาวแคระน้ำตาลยังไม่สิ้นสุดแค่นี้ โดยโครงการ AllWISE จะทำการรวบรวมข้อมูลจากการสำรวจท้องฟ้าของ WISE เพื่อค้นหาวัตถุเคลื่อนที่เร็วที่อยู่ไม่ไกลจากโลกเช่น WISE J1049 เช่นเดียวกันกับวัตถุน่าสงสัยในอวกาศที่อยู่ไกลออกไป ซึ่งการค้นหาดังกล่าวได้ทำอย่างเป็นระบบและข้อมูลจาก AllWISE และจะพร้อมจะตีพิมพ์ในปลายปีค..2013 

 

 

อาจวรงค์ จันทมาศ แปลจาก

http://www.skyandtelescope.com/news/Closest-Brown-Dwarf-System-Discovered--199917841.html