เครดิตรูปภาพ: NASA
ทีมนักดาราศาสตร์ได้ทำการชั่งน้ำหนักกลุ่มของดาวเคราะห์ที่โคจรรอบพัลซาร์โดยการวัดวงโคจรของพวกเขาอย่างแม่นยำ สิ่งผิดปกติคือระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์เกือบจะตรงกับระยะห่างของดาวพุธดาวศุกร์และโลกทำให้ระบบประหลาดนี้คล้ายกับระบบสุริยะของเรามากที่สุด พัลซาร์ 1257 +12 ถูกค้นพบเมื่อ 13 ปีก่อนโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุอาเรซีโบ
เป็นครั้งแรกที่ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบพัลซาร์ได้รับการ“ ชั่งน้ำหนัก” โดยการวัดความแปรผันอย่างแม่นยำในเวลาที่พวกมันต้องทำการโคจรให้เสร็จสมบูรณ์ตามทีมนักดาราศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียและมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย
การรายงานในการประชุมฤดูร้อนของ American Astronomical Society นักวิจัยหลังปริญญาเอกของ Caltech Maciej Konacki และอาจารย์ดาราศาสตร์ดาราศาสตร์ Penn State Alex Wolszczan ประกาศในวันนี้ว่าดาวเคราะห์สองในสามดวงที่รู้จักกันโคจรรอบพัลซาร์ที่หมุนรอบตัวเร็ว 1,500 ปีในกลุ่มดาวราศีกันย์ วัดสำเร็จแล้ว ดาวเคราะห์นั้นมีขนาด 4.3 และ 3.0 เท่ามวลโลกโดยมีข้อผิดพลาด 5 เปอร์เซ็นต์
ดาวเคราะห์ทั้งสองที่ตรวจวัดได้เกือบจะอยู่ในระนาบการโคจรเดียวกัน หากดาวเคราะห์ดวงที่สามเป็นระนาบร่วมกับอีกสองดวงมันจะมีมวลประมาณสองเท่าของดวงจันทร์ ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงหลักฐานที่น่าสนใจว่าดาวเคราะห์จะต้องวิวัฒนาการจากดิสก์ของสสารรอบพัลซาร์ในลักษณะที่คล้ายกับที่คาดการณ์ไว้สำหรับดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์
ดาวเคราะห์พัลซาร์ทั้งสามดวงที่มีวงโคจรของพวกมันอยู่ในสัดส่วนที่ค่อนข้างแน่นอนต่อระยะห่างระหว่างดาวพุธดาวศุกร์และโลกประกอบไปด้วยระบบดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายกับระบบสุริยะชั้นในอย่างน่าอัศจรรย์ เห็นได้ชัดว่าเป็นสารตั้งต้นของดาวเคราะห์คล้ายโลกใด ๆ ที่อาจถูกค้นพบรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ในบริเวณใกล้เคียงโดยเครื่องอินเตอโรมิเตอร์ในอนาคตเช่น Mission Interferometry Mission หรือ Terrestrial Planet Finder
“ น่าแปลกที่ระบบดาวเคราะห์รอบ ๆ พัลซาร์ 1257 +12 นั้นคล้ายกับระบบสุริยะของเรามากกว่าระบบดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์” Konacki กล่าว “ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการก่อตัวดาวเคราะห์นั้นเป็นสากลมากกว่าที่คาดการณ์ไว้”
ดาวเคราะห์ดวงแรกที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ถูกค้นพบโดย Wolszczan และ Frail รอบดาวฤกษ์นิวตรอนที่หมุนรอบตัวเร็ว PSR B1257 + 12 ระหว่างการค้นหาพัลซาร์ขนาดใหญ่ที่ดำเนินการในปี 1990 ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ขนาด 305 เมตร ดาวนิวตรอนมักจะสังเกตได้ว่าเป็นพัลซาร์วิทยุเพราะพวกมันเปิดเผยตัวเองว่าเป็นแหล่งของการระเบิดของคลื่นวิทยุที่ออกมาเป็นระยะ พวกมันมีขนาดกะทัดรัดและเหลือใช้จากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาอย่างมากซึ่งบ่งบอกถึงการเสียชีวิตของดาวฤกษ์ปกติขนาดใหญ่
ความแม่นยำที่ยอดเยี่ยมของพัลซาร์มิลลิวินาทีมอบโอกาสพิเศษในการค้นหาดาวเคราะห์และแม้แต่ดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่โคจรรอบพัลซาร์ วิธีการ“ จังหวะเวลาพัลซาร์” นี้คล้ายคลึงกับเอฟเฟ็กต์ดอปเลอร์ที่รู้จักกันดีดังนั้นนักดาราศาสตร์ทางแสงจึงประสบความสำเร็จในการระบุดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง โดยพื้นฐานแล้ววัตถุที่โคจรรอบตัวจะก่อให้เกิดการเคลื่อนที่แบบสะท้อนกลับไปที่พัลซาร์ซึ่งส่งผลให้เกิดการรบกวนเวลาของการมาถึง อย่างไรก็ตามเช่นเดียวกับวิธี Doppler วิธี pulsar timing นั้นไวต่อการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ตามแนวสายตาซึ่งจังหวะ pulsar นั้นสามารถตรวจจับความผันแปรของเวลาการมาถึงของพัลซาร์ที่เกิดจากพัลซาร์แกว่งไปมาในแนวเดียวกัน ผลที่ตามมาของข้อ จำกัด นี้คือเราสามารถวัดได้เพียงการฉายภาพของการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ไปยังแนวสายตาและไม่สามารถกำหนดขนาดที่แท้จริงของวงโคจรได้
ไม่นานหลังจากการค้นพบดาวเคราะห์รอบ ๆ PSR 1257 +12 นักดาราศาสตร์ก็ตระหนักว่าทั้งสองดวงที่หนักกว่านั้นต้องโต้ตอบกับแรงโน้มถ่วงในวิธีที่สามารถวัดได้เนื่องจากมีความสามารถในการโคจรรอบ 66.5 และ 98.2 วันที่ใกล้เคียงกัน เมื่อขนาดและรูปแบบที่แน่นอนของการก่อกวนที่เกิดจากสภาพใกล้เรโซแนนซ์นี้ขึ้นอยู่กับการวางแนวของวงโคจรของดาวเคราะห์และมวลของดาวเคราะห์โดยหลักการแล้วสามารถแยกข้อมูลนี้ออกจากการสังเกตเวลาได้อย่างแม่นยำ
Wolszczan แสดงความเป็นไปได้ของวิธีการนี้ในปี 1994 โดยแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของการก่อกวนที่คาดการณ์ไว้ในช่วงเวลาของพัลซาร์ดาวเคราะห์ ในความเป็นจริงมันเป็นการสังเกตครั้งแรกของผลกระทบที่เกิดขึ้นนอกเหนือจากระบบสุริยจักรวาลซึ่งเป็นเสียงสะท้อนระหว่างดาวเคราะห์กับดาวเทียมดาวเคราะห์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ยังตรวจพบตัวอย่างของแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์ยักษ์รอบดาวฤกษ์ปกติด้วย
Konacki และ Wolszczan ได้ประยุกต์ใช้เทคนิคเรโซแนนซ์ปฏิสัมพันธ์กับการสังเกตระยะเวลาที่แม่นยำระดับไมโครวินาทีของ PSR B1257 +12 ระหว่างปี 1990 และ 2003 กับกล้องโทรทรรศน์วิทยุ Arecibo ยักษ์ ในกระดาษที่ปรากฏใน Astrophysical Journal Letters พวกเขาแสดงให้เห็นว่าลายเซ็นของดาวเคราะห์ก่อกวนที่ตรวจพบในข้อมูลเวลามีขนาดใหญ่พอที่จะได้รับการประมาณค่าที่แม่นยำอย่างน่าประหลาดใจของมวลของดาวเคราะห์ทั้งสองที่โคจรรอบพัลซาร์
การวัดที่สำเร็จโดย Konacki และ Wolszczan ขจัดความเป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์พัลซาร์มีขนาดใหญ่กว่ามากซึ่งน่าจะเป็นกรณีถ้าวงโคจรของพวกมันถูกมุ่งเน้นที่ "เผชิญหน้า" มากขึ้นเกี่ยวกับท้องฟ้า ในความเป็นจริงแล้วผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการจำแนกที่ชัดเจนของดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกที่สร้างจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ
Wolszczan กล่าวว่า“ การค้นพบนี้และความคล้ายคลึงกันที่น่าทึ่งของการปรากฏตัวของระบบพัลซาร์กับระบบสุริยจักรวาลด้านในเป็นแนวทางสำคัญในการวางแผนการค้นหาในอนาคตสำหรับดาวเคราะห์คล้ายโลกรอบดาวฤกษ์ใกล้เคียง”
แหล่งที่มาดั้งเดิม: Caltech News Release
