เจาะลึกดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ TRAPPIST-1
เจาะลึกดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ TRAPPIST-1
เมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2560 นักดาราศาสตร์ขององค์การนาซาประกาศการค้นพบดาวเคราะห์คล้ายโลก 7 ดวงโคจรรอบดาวแคระแดงที่มีขนาดเล็กและเย็นกว่าดวงอาทิตย์ชื่อ TRAPPIST-1
ดาวเคราะห์ในระบบนี้มีชื่อว่า TRAPPIST-1 b c d e f g และ h ตามระยะจากดาวฤกษ์ ซึ่งดาวเคราะห์ทั้งหมดโคจรใกล้ดาวฤกษ์กว่าวงโคจรของดาวพุธกับดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าพื้นผิวของดาวเคราะห์ทั้ง 7 ดวง เป็นหินเหมือนโลกของเรา แต่มีสามดวงอยู่ในบริเวณที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้ (Habitable zone) ซึ่งเป็นบริเวณที่น้ำสามารถอยู่ในสถานะของเหลวบนพื้นผิวดาวเคราะห์ได้
เมื่อเร็ว ๆ นี้ Julien de wit นักดาราศาสตร์จาก MIT และกลุ่มวิจัย ได้ตีพิมพ์รายงานการวิจัยลงวารสาร Nature Astronomy เกี่ยวกับการศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 d e f และ g ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจากเทคนิคการผ่านหน้าดาวฤกษ์หรือทรานซิส (Transit) ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด พบว่าบรรยากาศดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 d e และ f ไม่ได้เต็มไปด้วยแก๊สไฮโดรเจน โดยการศึกษาก่อนหน้านี้จากกลุ่มวิจัยเดียวกันพบว่าดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 b และ c ก็ไม่มีบรรยากาศทีประกอบไปด้วยไฮโดรเจนเป็นหลักเช่นกัน อย่างไรก็ตามการศึกษาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลยังไม่สามารถระบุโมเลกุลชั้นบรรยากาศของน้ำได้ จะต้องรอผลการศึกษาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb ซึ่งจะถูกส่งขึ้นอวกาศในปลายปีนี้ จึงจะทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทราบถึงองค์ประกอบของบรรยากาศของดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST -1 ได้ดียิ่งขึ้น
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลวัดแสงที่ส่องผ่านชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 d e f และ g ในแต่ละความยาวคลื่น แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ TRAPIST-1 d e และ f ไม่ได้มีชั้นบรรยากาศที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน แต่สำหรับดาวเคราะห์ g ไม่สามารถระบุองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศได้อย่างชัดเจน
นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST-1 มีคาบการโคจรที่สั่นพ้องกัน กล่าวคืออัตราส่วนระหว่างคาบการโคจรของดาวเคราะห์แต่ละคู่นั้นจะมีค่าเป็นจำนวนเต็ม อย่างเช่น เมื่อดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 b โคจรรอบดาว TRAPPIST-1 เป็นจำนวน 8 รอบ ดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 c จะโคจรรอบดาว TRAPPIST-1 เป็นจำนวน 5 รอบพอดี ซึ่งปรากฏการณ์ดังกล่าวจะไม่เกิดขึ้นในการกำเนิดดาวเคราะห์ทั่วไป แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST-1 นั้นมีแหล่งกำเนิดที่ห่างจากดาวฤกษ์ แล้วมีการเคลื่อนตัวเข้ามาใกล้ดาวฤกษ์ก่อนที่จะมีวงโคจรดังเช่นปัจจุบัน ดังนั้นจึงมีความเป็นได้ว่าในช่วงแรกดาวเคราะห์ก่อตัวอาจจะมีชั้นบรรยากาศที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน แต่เมื่อโคจรเข้ามาใกล้ดาวฤกษ์แล้วชั้นบรรยากาศจึงหายไปเนื่องจากความร้อนของดาวฤกษ์
กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานที่ดาวเคราะห์ได้รับจากดาวฤกษ์ (แกน x) กับความหนาแน่นของดาวเคราะห์ (แกน y)
นอกจากนี้ Simon Grimm นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Bern ประเทศสวิสเซอร์แลนด์ และกลุ่มวิจัย ได้ตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับระบบดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 ลงในวารสาร Astronomy&Astrophysics โดยศึกษาระยะเวลาการผ่านหน้าของดาวเคราะห์แต่ละดวง ซึ่งจากการศึกษาดังกล่าวทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณคาบการโคจร ระยะห่างจากดาวฤกษ์ มวล รัศมี ความหนาแน่นเฉลี่ย และแรงโน้มถ่วงพื้นผิวของดาวเคราะห์ได้
การสังเกตการณ์การดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPSIT-1 ผ่านหน้าดาวฤกษ์จำนวน 284 ครั้ง จากกล้องโทรทรรศน์ SPECULOOS ณ หอดูดาว Paranal ในประเทศชีลี กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ ทำให้กลุ่มวิจัยสามารถคำนวณหาความหนาแน่นของดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำ พบว่า ดาวเคราะห์TRAPPIST-1 b และ c อาจจะมีชั้นบรรยากาศที่หนากว่าโลก ในขณะที่ดาวเคราะห์ d จะคล้ายกับโลกมากที่สุด และการที่ดาวเคราะห์ได้รับพลังจากจากดาวฤกษ์ใกล้เคียงกับพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ทำให้ดาวเคราะห์ TRAPPIST-1 d มีอุณหภูมิใกล้คล้ายกับโลก แต่ดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นดาวเคราะห์ที่มีมวลน้อยที่สุดในระบบ โดยมีมวลเพียงร้อยละ 30 ของมวลโลก สำหรับดาวเคราะห์ f g และ h อาจจะไม่มีชั้นบรรยากาศที่หนาแต่มีชั้นน้ำแข็งปกคลุมบริเวณพื้นผิว ดาวเคราะห์ e เป็นดาวเคราะห์เพียงหนึ่งเดียวที่มีความหนาแน่นมากกว่าโลก