การรวบรวมข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบเป็นเรื่องยากมาก แต่ตอนนี้ทีมที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยที่ Keck Observatory ได้ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบและตรวจจับน้ำในบรรยากาศของดาวเคราะห์ 179 ปีแสง
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นหัวใจของคุณสมบัตินี้เป็นดาวฤกษ์ที่เรียกว่า HR 8799 และดาวเคราะห์: HR 8799 b, c, d และ e ระบบนี้อยู่ห่างออกไป 179 ปีแสงในกลุ่มดาวเพกาซัส ดาวฤกษ์เองนั้นเป็นดาวลำดับหลักอายุ 30 ล้านปี มันมีเหตุผลหลายประการรวมถึงคุณสมบัติของดาวฤกษ์แปลก ๆ แต่มันก็เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเหตุผลที่สำคัญอีกประการหนึ่ง ในปี 2008 นักวิทยาศาสตร์ประกาศว่าพวกเขาสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบสามดวงรอบดาวฤกษ์โดยตรงนั่นคือ HR 8799b, c และ d โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Keck และราศีเมถุน จากนั้นในปี 2010 พวกเขาประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่สี่ HR 8799 e
การประกาศครั้งล่าสุดนี้สร้างขึ้นจากงานก่อนหน้านี้ตั้งแต่ปี 2008 และนักดาราศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษานี้เรียกว่าการประกาศล่าสุดว่า 'stepping stone' เพื่อไปสู่ภาพที่ดีกว่า
การสำรวจใหม่นั้นมีค่า HR 8799 c ซึ่งถูกตรวจพบครั้งแรกในปี 2008 มันเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อายุประมาณ 7 เท่ามวลดาวพฤหัสที่โคจรรอบดาวฤกษ์ทุก ๆ 200 ปี การสังเกตการณ์ที่ถ่ายภาพโดยตรงใหม่เหล่านี้เป็นการยืนยันว่ามีน้ำอยู่ในชั้นบรรยากาศและยืนยันว่าไม่มีก๊าซมีเทน
“ เทคโนโลยีประเภทนี้เป็นสิ่งที่เราต้องการใช้ในอนาคตเพื่อค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์คล้ายโลก” - Dimitri Mawet ผู้เขียนการศึกษา Caltech และ JPL
การสำรวจใหม่เหล่านี้เกิดขึ้นจากการผสมผสานอย่างลงตัวระหว่างเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์สองตัวที่ Keck ที่แรกก็คือการปรับเลนส์ เลนส์ที่ปรับเปลี่ยนได้จะตอบโต้ผลกระทบที่ทำให้เบลอของชั้นบรรยากาศโลก ประการที่สองคือสเปกโตรมิเตอร์บนกล้องโทรทรรศน์ Keck 2 ที่เรียกว่า Near-Infrared Cryogenic Echelle Spectrograph (NIRSPEC) สเปกโตรมิเตอร์ความละเอียดสูงที่ทำงานในแสงอินฟราเรด
“ เทคโนโลยีประเภทนี้เป็นสิ่งที่เราต้องการใช้ในอนาคตเพื่อค้นหาสัญญาณของสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์คล้ายโลก เรายังไม่ได้ไป แต่เรากำลังเดินไปข้างหน้า” ดิมิทรีมาเวตศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่คาลเทคและนักวิทยาศาสตร์การวิจัยที่ JPL ซึ่งคาลเทคจัดการให้กับองค์การนาซ่าและผู้เขียนร่วมของการศึกษา
การค้นพบใหม่ถูกตีพิมพ์ในวารสารดาราศาสตร์ ผู้เขียนหลักคือจีหวางอดีตนักวิชาการหลังปริญญาเอกที่คาลเทคและปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตต
จนถึงขณะนี้นักดาราศาสตร์ได้ถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบมากกว่าหนึ่งโหล ระบบ HR 8799 เป็นระบบหลายดาวเคราะห์ดวงแรกที่ถ่ายภาพโดยตรง แต่ภาพเป็นเพียงก้าวแรกของการศึกษานี้
เมื่อถ่ายภาพแล้วสามารถวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีในชั้นบรรยากาศได้ นี่คือที่มาของสเปกโทรสโกปีในกรณีนี้ความสามารถในการกลั่นของ NIRSPEC เป็นกุญแจสำคัญ
NIRSPEC เป็นเครื่องมือในกล้องโทรทรรศน์ Keck 2 ที่ทำงานใน L-band อินฟราเรด L-band เป็นแสงอินฟราเรดชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่นประมาณ 3.5 micrometers และขอบเขตของสเปกตรัมที่มีลายนิ้วมือทางเคมีโดยละเอียดมากมาย “ L-band ได้มองข้ามไปส่วนใหญ่มาก่อนเพราะท้องฟ้าสว่างกว่าความยาวคลื่นนี้” Mawet กล่าว “ ถ้าคุณเป็นเอเลี่ยนที่มีตาปรับไปที่ L-band คุณจะเห็นท้องฟ้าที่สว่างมาก มันยากที่จะเห็นดาวเคราะห์นอกระบบผ่านม่านนี้”
ด้วยการรวมสเปคตรัม L-band เข้ากับเลนส์ที่ปรับได้พวกมันจะเอาชนะความยากลำบากในการสังเกตดาวเคราะห์ที่แสงเกือบจะจมอยู่กับดาว พวกเขาสามารถทำการตรวจวัดที่แม่นยำของดาวเคราะห์ยืนยันว่ามีน้ำและไม่มีมีเธน
“ ตอนนี้ด้วย Keck เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์และการเปลี่ยนแปลงของดาวเคราะห์แปลกใหม่เหล่านี้ได้แล้วซึ่งไม่เหมือนกับดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา” วังกล่าว
“ ตอนนี้เรามีความมั่นใจมากขึ้นเกี่ยวกับการขาดก๊าซมีเทนในโลกใบนี้” หวางกล่าว “ สิ่งนี้อาจเกิดจากการปะปนในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ก๊าซมีเทนซึ่งเราคาดว่าจะมีอยู่บนพื้นผิวนั้นอาจถูกเจือจางได้หากกระบวนการพาความร้อนกำลังเพิ่มชั้นลึกของดาวเคราะห์ที่ไม่มีก๊าซมีเทน”
ทีมของ Mawet กำลังเตรียมตัวสำหรับเครื่องดนตรีใหม่และถัดไปที่ Keck Observatory มันเรียกว่า KPIC (Keck Planet Imager และ Characterizer) KPIC จะใช้เลนส์และสเปกโทรสโกปีแบบปรับตัวได้ แต่จะได้ผลที่ดียิ่งขึ้น ด้วย KPIC นักดาราศาสตร์จะสามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์ที่จางกว่าและอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ของพวกเขามากกว่า HR 8799c
และอนาคตยังสดใสสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบ เทคโนโลยีที่อยู่หลังเลนส์ออพติคัลและสเปกโทรสโกปีที่ปรับภาพโลกนี้จะถูกนำไปใช้กับกล้องโทรทรรศน์ในอนาคตของเรา
“ KPIC เป็นเครื่องมือในการพัฒนาเครื่องมือวัดกล้องโทรทรรศน์ในอนาคตของเรา” Mawet กล่าว “ สำหรับตอนนี้เรากำลังเรียนรู้อย่างมากมายเกี่ยวกับวิธีการมากมายที่ดาวเคราะห์ในรูปแบบของเราจักรวาล”
- แถลงข่าว: Exoplanet ก้าวหิน
- รายงานการวิจัย: การตรวจจับน้ำในบรรยากาศของ HR 8799 c ด้วยสเปกโตรสโคปี L-band การกระจายตัวสูงโดยใช้ระบบ Adaptive Optics
- รายการ Wikipedia: HR 8799
- รายงานการวิจัย: การถ่ายภาพโดยตรงของดาวเคราะห์หลายดวงที่โคจรรอบดาว HR 8799
- หอดูดาว Keck: เครื่องมือวัดกล้องโทรทรรศน์
