ลองคิดดูว่าดาวเนปจูนนั้นอยู่ห่างจากโลกแค่ล้านไมล์ ดาวเคราะห์สองดวงที่เพิ่งค้นพบใหม่ที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์มารวมกันในระยะใกล้มากและน่าประหลาดที่ดาวเคราะห์ทั้งสองใกล้เคียงกันมากที่สุด: หนึ่งคือดาวเคราะห์หิน 1.5 เท่าของโลกและหนัก 4.5 เท่า และอีกอันคือดาวเคราะห์ก๊าซขนาด 3.7 เท่าของโลกและมีน้ำหนัก 8 เท่าของโลก
“ พวกมันอยู่ใกล้กันมากที่สุดในระบบดาวเคราะห์ใด ๆ ที่เราพบ” Eric Agol จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันผู้ร่วมเขียนบทความใหม่สรุปการค้นพบระบบดาวที่น่าสนใจนี้โดยยานอวกาศเคปเลอร์ “ ดาวเคราะห์ที่ใหญ่กว่ากำลังผลักดันดาวเคราะห์ขนาดเล็กรอบ ๆ ดังนั้นดาวเคราะห์ขนาดเล็กจึงหายากขึ้น”
รู้จักกันในชื่อเคปเลอร์ -36 ดาวดวงนี้มีอายุมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายพันล้านปีและในเวลานี้เป็นที่รู้กันว่ามีดาวเคราะห์เพียงสองดวงเท่านั้น
โลกหินชั้นใน Kepler-36b โคจรรอบทุก ๆ 14 วันที่ระยะทางเฉลี่ยน้อยกว่า 11 ล้านไมล์ในขณะที่ดาวเคราะห์นอกระบบ“ ดาวเนปจูนร้อน” โคจรรอบดาวเคราะห์ทุกๆ 16 วันในระยะทาง 12 ล้านไมล์
ดาวเคราะห์ทั้งสองประสบการรวมตัวกันทุก ๆ 97 วันโดยเฉลี่ย ในเวลานั้นพวกเขาจะถูกแยกจากกันโดยระยะทาง Earth-Moon น้อยกว่า 5 เนื่องจาก Kepler-36c มีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์มากมันจึงนำเสนอมุมมองที่งดงามในท้องฟ้าของเพื่อนบ้าน และทีมวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่า Kepler-36b ขนาดเล็กจะปรากฏขึ้นเกี่ยวกับขนาดของดวงจันทร์เมื่อดูจาก Kepler-36c)
แต่เวลาของการโคจรนั้นหมายความว่าพวกมันจะไม่ชนกัน Agol กล่าว อย่างไรก็ตามการเผชิญหน้าอย่างใกล้ชิดในลักษณะนี้จะก่อให้เกิดกระแสน้ำแรงโน้มถ่วงมหาศาลที่บีบและยืดดาวเคราะห์ทั้งสอง
ดาวเคราะห์ที่ใหญ่กว่านั้นถูกพบในข้อมูลจากยานอวกาศเคปเลอร์ของนาซ่าซึ่งใช้เครื่องวัดแสงเพื่อวัดแสงจากวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ไกลและสามารถตรวจจับดาวเคราะห์เมื่อมันผ่านหน้าหรือผ่านหน้าและลดแสงที่มาจากดาวฤกษ์แม่ของมัน .
ทีมต้องการลองค้นหาดาวเคราะห์ดวงที่สองในระบบที่ทราบกันแล้วว่ามีดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง Agol แนะนำให้ใช้อัลกอริทึมที่เรียกว่าการตรวจจับชีพจรเป็นระยะเพื่อตรวจสอบข้อมูลจากเคปเลอร์
ข้อมูลเปิดเผยว่าแสงสลัวเล็กน้อยจาก Kepler-36a ทุก ๆ 16 วันระยะเวลาที่ใช้ Kepler-36c ขนาดใหญ่กว่าจะหมุนรอบดาวฤกษ์ของมัน เคปเลอร์ -36b โคจรรอบดาวเจ็ดครั้งต่อวงโคจรที่ 36 องศาแต่ละครั้ง แต่มันไม่ได้ถูกค้นพบในตอนแรกเพราะมันมีขนาดเล็กและแรงโน้มถ่วงพุ่งเข้าหาจากวงโคจรของมัน แต่เมื่ออัลกอริทึมถูกนำไปใช้กับข้อมูลสัญญาณก็ไม่ผิดพลาด
“ ถ้าคุณดูรูปแบบเวลาการโคจรของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่และรูปแบบเวลาการโคจรของดาวเคราะห์ขนาดเล็กมันเป็นภาพสะท้อนของกันและกัน” Agol กล่าว
ความจริงที่ว่าดาวเคราะห์ทั้งสองอยู่ใกล้กันมากและแสดงรูปแบบวงโคจรที่เฉพาะเจาะจงทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถประเมินลักษณะของดาวเคราะห์แต่ละดวงได้อย่างแม่นยำโดยอิงจากผลกระทบความโน้มถ่วงซึ่งกันและกันและการแปรผันของวงโคจร จนถึงปัจจุบันนี่เป็นระบบที่โดดเด่นที่สุดที่มีดาวเคราะห์ขนาดเล็ก
จากการคำนวณของพวกเขาทีมประเมินว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กคือเหล็กร้อยละ 30 ไฮโดรเจนน้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ไฮโดรเจนในบรรยากาศและฮีเลียมและอาจไม่เกิน 15 เปอร์เซ็นต์น้ำ ในทางกลับกันดาวเคราะห์ที่ใหญ่กว่าน่าจะมีแกนกลางหินที่ล้อมรอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมในชั้นบรรยากาศจำนวนมาก
ความหนาแน่นของดาวเคราะห์นั้นแตกต่างกันไปตามตัวคูณแปด แต่วงโคจรของพวกมันต่างกันเพียง 10 เปอร์เซ็นต์ ความแตกต่างในการจัดองค์ประกอบและความใกล้ชิดของทั้งสองนั้นค่อนข้างจะเป็นรอยขีดข่วนเพราะรูปแบบการก่อตัวของดาวเคราะห์ในปัจจุบันไม่ได้คาดการณ์สิ่งนี้ แต่ทีมสงสัยว่าจะมีระบบมากกว่านี้หรือไม่
“ เราพบสิ่งนี้ในลักษณะที่รวดเร็วเป็นครั้งแรก” Josh Carter ผู้ร่วมเขียน Hubble Fellow จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) กล่าว “ ตอนนี้เรากำลังรวบรวมข้อมูลของเคปเลอร์เพื่อพยายามค้นหาเพิ่มเติม”
คำบรรยายภาพนำ: ภาพนี้ดัดแปลงโดย Eric Agol ของ UW แสดงให้เห็นมุมมองที่หนึ่งอาจมี Kepler-36c ที่เพิ่มขึ้น (แสดงโดยภาพของดาวเนปจูนดาวเนปจูน) ถ้า Seattle (แสดงในภาพถ่ายเส้นขอบฟ้าโดย Frank Melchior, frankacaba.com) บนพื้นผิวของ Kepler-36b
คำบรรยายภาพที่สอง: ในความคิดของศิลปิน“ เนปจูนร้อน” ที่รู้จักกันในชื่อเคปเลอร์ -36c ปรากฏอยู่ในท้องฟ้าของเพื่อนบ้านเคปเลอร์ -36b ดาวเคราะห์ทั้งสองได้เผชิญหน้ากันอย่างใกล้ชิดซ้ำโดยพบการรวมกันทุก ๆ 97 วันโดยเฉลี่ย วิธีการใกล้ชิดดังกล่าวก่อให้เกิดกระแสน้ำแรงโน้มถ่วงมหาศาลที่บีบและยืดดาวเคราะห์ทั้งสองซึ่งอาจส่งเสริมภูเขาไฟที่ใช้งานบน Kepler-36b
เครดิต: David A. Aguilar (CfA)
แหล่งที่มา: CfA, มหาวิทยาลัยวอชิงตัน
