สิบห้าปีที่แล้วกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกยังไม่พบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวดวงอื่น กล้องโทรทรรศน์ในวันนี้ไม่ใหญ่ไปกว่าที่มีในห้างสรรพสินค้ากำลังพิสูจน์ความสามารถในการมองเห็นโลกที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน ดาวเคราะห์ดวงใหม่ที่ตรวจพบโดยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 4 นิ้วที่มีขนาดเล็กแสดงให้เห็นว่าเราอยู่ในจุดเริ่มต้นของการค้นพบดาวเคราะห์ยุคใหม่ ในไม่ช้าโลกใหม่อาจจะอยู่ในช่วงเร่งความเร็วซึ่งจะนำการตรวจจับโลกขนาดโลกแรกเข้ามาใกล้เพียงก้าวเดียว
“ การค้นพบครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าแม้แต่กล้องโทรทรรศน์ที่อ่อนน้อมถ่อมตนก็สามารถมีส่วนร่วมอย่างมากในการค้นหาดาวเคราะห์” กิลเลอร์โมทอร์เรสจากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) ผู้ร่วมเขียนการศึกษากล่าว
การศึกษาวิจัยนี้จะถูกโพสต์ออนไลน์ที่ http://arxiv.org/abs/astro-ph/0408421 และจะปรากฏในฉบับวารสาร Astrophysical ฉบับต่อไป
นี่คือการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่เกิดจากการสำรวจโดยเฉพาะของดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างสว่างหลายพันดวงในพื้นที่ขนาดใหญ่ของท้องฟ้า มันถูกสร้างขึ้นโดยใช้ Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES) ซึ่งเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กราคาไม่แพงที่ถูกออกแบบมาให้มองหาดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์สว่างโดยเฉพาะ ทีมนักวิทยาศาสตร์นำโดย David Charbonneau (CfA / Caltech), Timothy Brown จากศูนย์วิจัยบรรยากาศแห่งชาติ (NCAR) และ Edward Dunham แห่งหอสังเกตการณ์ Lowell พัฒนาเครือข่าย TrES การสนับสนุนเบื้องต้นสำหรับเครือข่าย TrES มาจาก Jet Propulsion Laboratory และสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย
“ ใช้เวลาหลายปริญญาเอก นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเต็มเวลาเพื่อพัฒนาวิธีการวิเคราะห์ข้อมูลสำหรับโปรแกรมค้นหานี้ แต่ตัวอุปกรณ์นั้นใช้ส่วนประกอบที่เรียบง่ายและไม่ซับซ้อน "Charbonneau กล่าว
แม้ว่ากล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กของเครือข่าย TrES ได้ทำการค้นพบครั้งแรก แต่จำเป็นต้องมีการสังเกตการณ์เพื่อติดตามสิ่งอำนวยความสะดวกอื่น ๆ การสังเกตการณ์ที่ W.M. หอสังเกตการณ์ Keck ซึ่งสำหรับมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย, คาลเทคและนาซ่าดำเนินงานกล้องโทรทรรศน์ใหญ่ที่สุดในโลกในฮาวายซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์
แพลนเน็ตเงา
ดาวเคราะห์ที่เพิ่งค้นพบใหม่นั้นเป็นดาวก๊าซยักษ์ขนาดเท่าดาวพฤหัสที่โคจรรอบดาวฤกษ์ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 500 ปีแสงในกลุ่มดาวไลรา โลกนี้โคจรรอบดาวฤกษ์ของมันทุก ๆ 3.03 วันในระยะทางเพียง 4 ล้านไมล์ซึ่งใกล้กว่าและเร็วกว่าดาวพุธมากในระบบสุริยะของเรา
นักดาราศาสตร์ใช้เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมเพื่อค้นพบโลกใหม่นี้ มันถูกค้นพบโดย "วิธีการเปลี่ยนผ่าน" ซึ่งจะมองหาการจุ่มลงในความสว่างของดาวเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านด้านหน้าของดาวฤกษ์และทำให้เกิดเงา ดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีบล็อกเพียงประมาณ 1 ใน 100 ของแสงจากดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ แต่นั่นก็เพียงพอที่จะตรวจจับได้
หากต้องการประสบความสำเร็จการค้นหาการขนส่งสาธารณะจะต้องตรวจสอบดวงดาวหลายแห่งเพราะเราเห็นการเปลี่ยนผ่านหากระบบดาวเคราะห์อยู่ใกล้กับขอบสายตาของเรา ขณะนี้มีการค้นหาการขนส่งสาธารณะที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง ส่วนใหญ่ตรวจสอบพื้นที่ จำกัด ของท้องฟ้าและมุ่งเน้นไปที่ดาวที่จางกว่าเพราะมันเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นซึ่งจะเป็นการเพิ่มโอกาสในการหาระบบการถ่ายโอน อย่างไรก็ตามเครือข่าย TrES มุ่งเน้นไปที่การค้นหาดาวที่สว่างกว่าในแนวกว้างของท้องฟ้าเนื่องจากดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์สว่างจะง่ายต่อการศึกษาโดยตรง
“ สิ่งที่เราต้องทำคือแสงที่มาจากดาว” บราวน์กล่าว “ มันยากมากที่จะเรียนรู้ทุกอย่างเมื่อดวงดาวจางไป”
“ มันเกือบจะเป็นเรื่องขัดแย้งกันที่กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่ากล้องที่ใหญ่ที่สุดถ้าคุณใช้วิธีการผ่านเนื่องจากเราอาศัยอยู่ในช่วงเวลาที่นักดาราศาสตร์กำลังวางแผนกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 เมตร” Roi Alonso จาก Astrophysical Institute กล่าว หมู่เกาะคานารี่ (IAC) ผู้ค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่
ดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักกันมากที่สุดถูกค้นพบโดยใช้วิธี“ Doppler” ซึ่งตรวจจับผลกระทบความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่มีต่อสเปคตรัมของดาวฤกษ์โดยการแยกแสงของดาวออกเป็นสีขององค์ประกอบ อย่างไรก็ตามข้อมูลที่สามารถรวบรวมเกี่ยวกับดาวเคราะห์โดยใช้วิธี Doppler นั้นมี จำกัด ตัวอย่างเช่นสามารถกำหนดขีด จำกัด ล่างของมวลได้เพียงเล็กน้อยเนื่องจากมุมที่เราดูระบบไม่เป็นที่รู้จัก ดาวแคระน้ำตาลมวลสูงที่มีวงโคจรโน้มเอียงอย่างสูงต่อสายสายตาของเราสร้างสัญญาณเดียวกันกับดาวเคราะห์มวลต่ำที่เกือบจะใกล้เคียง
“ เมื่อนักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์ที่กำลังเปลี่ยนผ่านเรารู้ว่าวงโคจรของมันอยู่บนขอบดังนั้นเราจึงสามารถคำนวณมวลที่แน่นอนได้ จากปริมาณแสงที่บล็อกเราเรียนรู้ขนาดทางกายภาพของมัน ในตัวอย่างหนึ่งเราสามารถตรวจจับและศึกษาชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ยักษ์ได้ด้วยเช่นกัน” Charbonneau กล่าว
คัดแยกผู้ต้องสงสัย
การสำรวจของ TrES สำรวจประมาณ 12,000 ดาวใน 36 ตารางองศาของท้องฟ้า (พื้นที่ครึ่งหนึ่งมีขนาดเท่าชามดาวยักษ์ใหญ่) Roi Alonso นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Brown's ระบุผู้สมัครที่เป็นไปได้ 16 คนสำหรับการผ่านหน้าดาวเคราะห์ “ การสำรวจ TrES ทำให้เรามีกลุ่มผู้ต้องสงสัยเริ่มแรก จากนั้นเราต้องทำการสำรวจติดตามเพื่อกำจัดสิ่งปลอมปนมากมาย” Alessandro Sozzetti ผู้เขียนร่วม (University of Pittsburgh / CfA) กล่าว
หลังจากรวบรวมรายชื่อผู้สมัครในปลายเดือนเมษายนนักวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่หอสังเกตการณ์ Whipple ของ CfA ในรัฐแอริโซนาและหอดูดาว Oak Ridge ในรัฐแมสซาชูเซตส์เพื่อรับการสังเกตการณ์ทางแสง (ความสว่าง) เพิ่มเติม
ในเวลาไม่กี่เดือนทีมจะมีผู้สมัครที่มีแนวโน้มมากที่สุดเป็นศูนย์ การตรวจสอบด้วยสเปกโทรสโกปีความละเอียดสูงโดย Torres และ Sozzetti โดยใช้เวลาที่นาซ่าระบุไว้ในกล้องโทรทรรศน์ Keck I ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตรในฮาวายเหตุ
“ หากไม่มีการติดตามผลการสำรวจเชิงแสงจะไม่สามารถบอกได้ว่าผู้สมัครคนใดเป็นดาวเคราะห์ หลักฐานการพุดดิ้งเป็นวงโคจรของดาวฤกษ์แม่และเราได้รับโดยใช้วิธีดอปเลอร์ นั่นเป็นเหตุผลที่การสำรวจ Keck ของดาวดวงนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการพิสูจน์ว่าเราได้พบระบบดาวเคราะห์ที่แท้จริงแล้ว David Latham ผู้เขียนร่วม (CfA) ผู้ร่วมเขียนกล่าว
ปกติอย่างน่าทึ่ง
ดาวเคราะห์ที่เรียกว่า TrES-1 นั้นคล้ายกับดาวพฤหัสบดีในมวลและขนาด (เส้นผ่านศูนย์กลาง) มันน่าจะเป็นก๊าซยักษ์ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในจักรวาล แต่แตกต่างจากดาวพฤหัสบดีมันโคจรใกล้กับดาวฤกษ์มากทำให้มีอุณหภูมิประมาณ 1500 องศา F
นักดาราศาสตร์ให้ความสนใจเป็นพิเศษต่อ TrES-1 เพราะโครงสร้างของมันเห็นด้วยกับทฤษฎีในทางตรงกันข้ามกับดาวเคราะห์ transiting ที่ค้นพบครั้งแรก HD 209458b โลกหลังมีมวลประมาณเดียวกับ TrES-1 แต่มีขนาดใหญ่กว่าประมาณ 30% แม้แต่ความใกล้ชิดกับดาวฤกษ์และความร้อนที่มากับมันก็ยังไม่สามารถอธิบายขนาดใหญ่ได้
“ การค้นหา TrES-1 และเห็นว่าปกติมันทำให้เราสงสัยว่า HD 209458b เป็นดาวเคราะห์ที่แปลกประหลาด” Charbonneau กล่าว
TrES-1 โคจรรอบดาวฤกษ์ทุก 72 ชั่วโมงโดยวางไว้ในกลุ่มดาวเคราะห์ที่คล้ายกันซึ่งเรียกว่า“ จูปิเตอร์ร้อนแรง” โลกดังกล่าวน่าจะก่อตัวไกลออกไปจากดาวฤกษ์ของพวกมันแล้วอพยพเข้ามาด้านในกวาดดาวเคราะห์ดวงอื่นในกระบวนการ ระบบดาวเคราะห์จำนวนมากที่พบว่ามีดาวพฤหัสบดีร้อนระบุว่าระบบสุริยะของเราอาจผิดปกติสำหรับประวัติศาสตร์ที่ค่อนข้างเงียบ
ทั้งวงโคจรที่ใกล้ชิดของ TrES-1 และประวัติการย้ายถิ่นทำให้ไม่น่าจะมีดวงจันทร์หรือวงแหวนใด ๆ อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์จะทำการตรวจสอบระบบนี้ต่อไปอย่างใกล้ชิดเนื่องจากการสังเกตการณ์ทางแสงที่แม่นยำอาจตรวจจับดวงจันทร์หรือวงแหวนได้หากมีอยู่ นอกจากนี้การสำรวจด้วยสเปกโทรสโกปีแบบละเอียดอาจให้เบาะแสต่อการมีอยู่และองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
บทความที่อธิบายผลลัพธ์เหล่านี้เขียนโดย: Roi Alonso (IAC); ทิโมธีเอ็มบราวน์ (NCAR); Guillermo Torres และ David W. Latham (CfA); Alessandro Sozzetti (มหาวิทยาลัย Pittsburgh / CfA); Georgi Mandushev (โลเวลล์), Juan A. Belmonte (IAC); เดวิดชาร์บอนเนา (CfA / Caltech); Hans J. Deeg (IAC); เอ็ดเวิร์ดดับเบิลยู. ดันแฮม (โลเวลล์); Francis T. O’Donovan (Caltech); และ Robert Stefanik (CfA)
ประกาศร่วมกันนี้ได้รับการเผยแพร่พร้อมกันโดย CfA, IAC, NCAR, มหาวิทยาลัย Pittsburgh และหอดูดาวโลเวลล์
The W.M. หอสังเกตการณ์ Keck ดำเนินการโดยสมาคมวิจัยเพื่อดาราศาสตร์แห่งแคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นหุ้นส่วนทางวิทยาศาสตร์ของสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียและสำนักงานการบินและอวกาศแห่งชาติ
ศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียน (CfA) ซึ่งมีสำนักงานใหญ่อยู่ที่เคมบริดจ์เป็นความร่วมมือระหว่างหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์สมิ ธ โซเนียนและหอดูดาววิทยาลัยฮาร์วาร์ด นักวิทยาศาสตร์ของ CfA แบ่งออกเป็นหกแผนกวิจัยศึกษาที่มาวิวัฒนาการและชะตากรรมสุดท้ายของจักรวาล
แหล่งที่มาเดิม: ข่าวจาก Harvard CfA
