ดาวแคระแดง TRAPPIST-1 เป็นดาวดวงแม่ของระบบดาวเคราะห์ขนาดใกล้เคียงกับโลก อยู่ห่างจากโลกประมาณ 40 ปีแสง ค้นพบครั้งแรกโดยกล้องโทรทรรศน์ Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) ในประเทศชิลี ต่อมามีการศึกษาจากกล้องโทรทรรศน์แห่งอื่น รวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศ จึงยืนยันว่า TRAPPIST-1 มีดาวเคราะห์บริวารมากถึง 7 ดวง

as20210428 1 01

 

การศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Planetary Science Journal แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นใกล้เคียงกันอย่างมาก หมายความว่าดาวเคราะห์เหล่านี้อาจมีองค์ประกอบในอัตราส่วนเดียวกัน กล่าวคือ น่าจะประกอบด้วยเหล็ก ออกซิเจน แมกนีเซียม และซิลิคอน เช่นเดียวกับดาวเคราะห์หินทั่ว ๆ ไป แต่อย่างไรก็ดี อาจจะไม่ได้มีลักษณะกายภาพเหมือนกับโลกมากเท่าใดนัก เนื่องจากดาวเคราะห์ทั้ง 7 ดวงนี้มีความหนาแน่นแตกต่างจากโลก [1]

ดาวเคราะห์ทั้ง 7 ดวงนี้อยู่ห่างจากดาวฤกษ์ไม่เกินระยะห่างของวงโคจรดาวพุธเท่านั้น และมีขนาดที่เล็กมาก นักดาราศาสตร์จึงไม่สามารถสังเกตการณ์ดาวเคราะห์เหล่านี้ได้โดยตรง จำเป็นต้องใช้วิธีวัดการเคลื่อนที่ผ่านหน้า (Transit Method) ซึ่งดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะกว่าร้อยละ 70 ถูกค้นพบด้วยวิธีนี้ [2] กล่าวคือ เมื่อดาวเคราะห์โคจรตัดผ่านหน้าดาวฤกษ์ ผู้สังเกตที่อยู่บนโลกจะเห็นแสงสว่างดาวฤกษ์ลดลงอย่างเป็นรูปแบบ แม้จะลดลงเพียงเล็กน้อย แต่ก็เพียงพอต่อการวิเคราะห์เพื่อหาขนาดหรือข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับวงโคจรของดาวเคราะห์ได้

 

as20210428 1 02

 

เมื่อสังเกตการณ์ซ้ำ ๆ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณหามวลและขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเคราะห์ได้ ซึ่งจะใช้คำนวณหาความหนาแน่นได้ต่อไป การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ระบุว่าดาวเคราะห์มีความหนาแน่นใกล้เคียงกับโลก ดังนั้น จึงต้องเป็นดาวเคราะห์หินเช่นเดียวกับโลก  และล่าสุด มีผลการวิจัยที่เป็นการวัดความหนาแน่นที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมาสำหรับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ช่วยให้นักดาราศาสตร์คาดการณ์องค์ประกอบของดาวเคราะห์ได้แม่นยำมากขึ้น

ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ TRAPPIST-1 ทั้ง 7 ดวง มีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน ต่างกันไม่เกิน 3%  ในขณะที่โลกและดาวศุกร์มีความหนาแน่นต่างกันประมาณ 8%  ซึ่งความต่างแตกเพียงเล็กน้อยนี้ทำให้นักดาราศาสตร์อธิบายดาวเคราะห์แตกต่างกันไปโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น หากกำหนดให้ดาวเคราะห์ทั้ง 7 ดวงมีองค์ประกอบเหมือนกับโลก จะทำให้ดาวเคราะห์เหล่านี้จะมีความหนาแน่นน้อยกว่าโลก และจะมีธาตุเหล็ก 21% ในขณะที่โลกมี 32%  [3]

ความหนาแน่นของดาวเคราะห์ทั้งแปดในระบบสุริยะของเราแตกต่างกันอย่างมาก ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีลักษณะเป็นดาวเคราะห์แก๊ส ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน แม้จะมีขนาดที่ใหญ่มาก แต่ก็มีความหนาแน่นน้อยกว่าดาวเคราะห์หินทั้ง 4 ดวง เนื่องจากประกอบด้วยธาตุที่เบากว่า เช่น ไฮโดรเจน และฮีเลียม รวมถึงดาวเคราะห์หินทั้ง 4 ในระบบสุริยะของเราก็ยังมีความหนาแน่นที่แตกต่างกันอีกด้วย

อีกหนึ่งสมมติฐานที่น่าสนใจ คือ ดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST-1 อาจมีทั้งเหล็กและออกซิเจนจำนวนมาก ทำให้ความหนาแน่นของดาวเคราะห์ลดลง และออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับเหล็กกลายเป็นเหล็กออกไซด์หรือสนิม เช่นเดียวกับพื้นผิวดาวอังคารที่ปกคลุมไปด้วยสนิมเหล็ก แต่อย่างไรก็ตามดาวอังคารและดาวเคราะห์หินในระบบสุริยะของเราก็ยังคงมีแกนกลางเป็นเหล็กแข็ง  ซึ่งหากดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นต่ำเพราะมีสนิมเหล็กเยอะ นั่นหมายความว่าดาวเคราะห์เหล่านี้จะต้องมีองค์ประกอบภายในเป็นสนิมเกือบทั้งหมด และจะไม่มีแกนกลางที่เป็นเหล็กแข็งเลย

Eric Agol นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันและเป็นผู้นำในงานวิจัยครั้งนี้ กล่าวว่า อาจเป็นการผสมผสานระหว่างสองสมมติฐาน คือ เหล็กโดยรวมน้อยกว่าและเหล็กมีออกซิเจนเจือปนบางส่วน

 

as20210428 1 03

 

และนอกจากนี้ Eric ยังเสนอว่า หากพิจารณาจากความหนาแน่นแล้ว ก็มีความเป็นไปได้ที่จะมีน้ำที่เป็นของเหลวปกคลุมพื้นผิวอยู่ ซึ่งจะมีมวลน้ำคิดเป็น 5% ของมวลดาวเคราะห์ โดยสมมติฐานนี้จะใช้ได้กับดาวเคราะห์ 4 ดวงที่อยู่วงนอกสุดเท่านั้น  อีก 3 ดวงที่เหลือนั้นอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากเกินไป ต้องมีชั้นบรรยากาศที่ร้อนและหนาแน่นคล้ายกับดาวศุกร์ น้ำจึงจะคงสภาพอยู่บนดาวเคราะห์ได้ 

ดังนั้น ระบบดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 เป็นระบบที่ค่อนข้างน่าสนใจ เนื่องจากดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่รอบดาวดวงนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาเรียนรู้ความหลากหลายของดาวเคราะห์หินได้ภายในระบบเดียว และอาจกลายเป็นองค์ความรู้ใหม่ที่ช่วยในการพิจารณาดาวเคราะห์ที่อาจเอื้อต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต

 

เรียบเรียง : ธราดล ชูแก้ว - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.

 

อ้างอิง :

[1] https://exoplanets.nasa.gov/internal_resources/1856

[2] https://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/docs/counts_detail.html

[3] https://exoplanets.nasa.gov/internal_resources/1855

[4] https://exoplanets.nasa.gov/news/1669/seven-rocky-trappist-1-planets-may-be-made-of-similar-stuff/

 

| Category: ข่าวดาราศาสตร์ | Hits: 505