TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ของนาซ่ากล้องโทรทรรศน์เพิ่งค้นพบโลกขนาดแรกของโลก แม้ว่าดาวเคราะห์ขนาดโลกและสหายดาวเนปจูนย่อยของมันถูกค้นพบครั้งแรกโดย TESS ในเดือนมกราคม 2019 มันถูกนำมาใช้จนถึงขณะนี้เพื่อยืนยันสถานะของพวกเขาด้วยการสังเกตติดตามบนพื้นดิน การค้นพบนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Astrophysical Journal Letters
เมื่อมีการวางแผน TESS ความคิดคือการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีแนวโน้มมากที่สุดใกล้กับดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดและสว่างที่สุด สิ่งนี้จะทำให้การสังเกตติดตามง่ายขึ้นมาก นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่า TESS จะพบดาวเคราะห์นอกระบบขนาดเท่าโลกหรือขนาดซุปเปอร์ขนาดประมาณ 300 ดวงในภารกิจสองปี ดังนั้นการค้นหาอันแรกจึงเป็นเรื่องใหญ่
TESS ได้รับมอบหมายให้ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ แต่ไม่ใช่เพียงดาวเคราะห์นอกระบบใด ๆ แนวคิดเบื้องหลังภารกิจคือการค้นหาสิ่งที่มีขนาดเล็กกว่าโลก บรรพบุรุษของ TESS คือกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์พบดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนมาก แต่ส่วนใหญ่นั้นใหญ่กว่าโลกมาก นั่นทำให้เข้าใจได้ง่ายเพราะหาง่ายกว่า
“ มันน่าตื่นเต้นมากที่ TESS ซึ่งเปิดตัวเมื่อประมาณหนึ่งปีที่แล้วเป็นผู้เปลี่ยนเกมในธุรกิจล่าสัตว์บนดาวเคราะห์”
Johanna Teske สถาบันวิทยาศาสตร์ Carnegie
“ มันน่าตื่นเต้นมากที่ TESS ซึ่งเปิดตัวเมื่อประมาณหนึ่งปีที่แล้วเป็นผู้เปลี่ยนเกมในธุรกิจล่าสัตว์บนดาวเคราะห์” Johanna Teske จาก Carnegie Science Institute ซึ่งเป็นผู้เขียนคนที่สองบนกระดาษกล่าว “ ยานสำรวจสำรวจท้องฟ้าและเราร่วมมือกับชุมชนติดตามผลของ TESS เพื่อกำหนดเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับการสำรวจเพิ่มเติมโดยใช้กล้องโทรทรรศน์และเครื่องมือบนพื้นดิน”
ดาวเคราะห์ที่เพิ่งค้นพบใหม่เหล่านี้กำลังโคจรรอบดาวลำดับหลักสีส้มที่เรียกว่า HD 21749 ประมาณ 53 ปีแสงจากโลกและมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 70% ดาวเคราะห์ทั้งสองเป็นดาวเคราะห์ที่รู้จักในระบบสุริยะนั้นเท่านั้น โลกขนาดหนึ่งเรียกว่า HD 21749c และดาวเคราะห์ย่อยของเนปจูนร้อนนั้นเรียกว่า HD 21749b
Carnegie Institute for Science ตัวเลขเด่นชัดในการค้นพบนี้เพราะพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มที่ดำเนินการหอดูดาว Las Campanas ในชิลีซึ่งเป็นที่ตั้งของกล้องโทรทรรศน์มาเจลลัน The Magellan II Telescope มีเครื่องมือพิเศษที่เรียกว่า PFS หรือ Planet Finder Spectrograph ซึ่งพัฒนาโดยและเป็นผู้บุกเบิกโดยนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องในการศึกษานี้ PFS ช่วยยืนยันดาวเคราะห์ทั้งสองนี้และยังวัดมวลของ HD 21749b ซึ่งเป็นดาวเนปจูนย่อยด้วย
ทีมใช้ PFS เพื่อตรวจสอบการค้นพบ TESS เนื่องจาก PFS อาศัยวิธีการความเร็วรอบแนวรัศมีซึ่งปัจจุบันเป็นวิธีเดียวที่จะกำหนดมวลของดาวเคราะห์นอกระบบแต่ละดวง และถ้าคุณไม่รู้จักมวลคุณก็ไม่สามารถระบุความหนาแน่นหรือองค์ประกอบของดาวเคราะห์ได้
PFS ใช้แรงโน้มถ่วงในการวัดมวลดาวเคราะห์นอกระบบ ดาวในกรณีนี้ HD 21749 นั้นมีอิทธิพลอย่างมากต่อดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ แต่แรงโน้มถ่วงทำงานได้ทั้งสองทาง การดึงความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์นั้นส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือนเล็กน้อยกับดาวซึ่ง PFS สามารถตรวจจับได้ ยิ่งการส่ายของดาวฤกษ์แม่ยิ่งใหญ่เท่าไรดาวเคราะห์ก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น
“ PFS เป็นหนึ่งในเครื่องมือเดียวในซีกโลกใต้ที่สามารถทำการตรวจวัดประเภทนี้ได้” เทสก์กล่าวเสริม “ ดังนั้นมันจะเป็นส่วนสำคัญในการกำหนดลักษณะของดาวเคราะห์ที่ค้นพบโดยภารกิจ TESS”
วิธีการสังเกตที่แตกต่างกันจะค้นหาดาวเคราะห์ชนิดต่าง ๆ แต่ละวิธีมีอคติในแบบของตัวเองและนักวิทยาศาสตร์รู้เรื่องนี้และวางแผนสำหรับมัน ในกรณีของ TESS มันถูกออกแบบมาเพื่อค้นหาดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ค่อนข้างเร็วโดยปกติจะใช้เวลาน้อยกว่า 10 วัน เมื่อคุณคิดถึงมันคุณจะเห็นว่าทำไม
“ มีงานนักสืบบางส่วนที่เกี่ยวข้องและคนที่เหมาะสมอยู่ที่นั่นในเวลาที่เหมาะสม”
Diana Dragomir ผู้เขียนหลักสถาบัน Kavli เพื่อการศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์และอวกาศของ MIT
หากดาวเคราะห์ใช้เวลานานเป็นพิเศษในการโคจรรอบดาวฤกษ์เช่นดาวยูเรนัสซึ่งใช้เวลา 84 ปีในการโคจรรอบดวงอาทิตย์คุณอาจต้องจ้องมองดาวที่มันโคจรรอบดาวฤกษ์เป็นเวลานานก่อนที่จะตรวจจับได้ หากใช้เวลาเพียง 10 วันคุณไม่จำเป็นต้องผูกมัดการสังเกตทรัพยากรเป็นเวลานานมากในการตรวจจับ
ในการค้นพบนี้ HD 21749b มีระยะเวลาการโคจรที่ยาวนานที่สุดของดาวเคราะห์นอกระบบ TESS ใด ๆ จนถึงประมาณ 36 วัน เนื่องจากวิธีการทำงานของ TESS ทำให้ยากต่อการมองเห็นดาวเนปจูนย่อยในข้อมูล
“ มีงานนักสืบบางส่วนที่เกี่ยวข้องและคนที่เหมาะสมอยู่ที่นั่นในเวลาที่เหมาะสม” Diana Dragomir ผู้เขียนนำของสถาบัน Kavli ของสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์และอวกาศของ Kavli กล่าว “ แต่เราโชคดีและเราจับสัญญาณได้และพวกเขาก็ชัดเจนจริงๆ”
ดาวเนปจูนย่อย HD 21749b มีมวลประมาณ 23 เท่าของโลกและรัศมีของมันอยู่ที่ 2.7 เท่าของโลก ความหนาแน่นที่วัดได้ชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์ไม่ได้เป็นหินและมันมีชั้นบรรยากาศมากมาย สิ่งนี้อาจช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจบรรยากาศของดาวเคราะห์ประเภทนี้
แม้ว่าการค้นพบดาวเนปจูนย่อยนั้นน่าตื่นเต้นด้วยเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ แต่พี่น้อง HD 21749c อาจน่าตื่นเต้นกว่า ใช้เวลาเพียงแปดวันในการโคจรรอบดาวและอยู่ใกล้กับขนาดโลกมากขึ้น อย่างไรก็ตามการวัดมวลและความหนาแน่นของดาวเคราะห์ดวงนี้จะไม่ง่าย
“ การตรวจวัดมวลและองค์ประกอบที่แน่นอนของดาวเคราะห์ขนาดเล็กเช่นนี้จะท้าทาย แต่สำคัญสำหรับการเปรียบเทียบ HD 21749c กับโลก” ชารอนหวางหนึ่งในผู้เขียนรายงานกล่าว “ ทีม PFS ของ Carnegie ยังคงรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุนี้โดยมีเป้าหมายอยู่ในใจ”
“ สำหรับดาวที่อยู่ใกล้และสว่างมากเราคาดว่าจะพบดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกสองสามดวง”
Diana Dragomir ผู้เขียนหลักสถาบัน Kavli เพื่อการศึกษาฟิสิกส์ดาราศาสตร์และอวกาศของ MIT
TESS จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ทำการวัดได้แม่นยำกว่าเคปเลอร์ ด้วย TESS พวกเขาควรจะสามารถวัดมวลดาวเคราะห์นอกระบบองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศและคุณสมบัติอื่น ๆ แม้ว่าดาวเคราะห์นอกระบบและดาวเคราะห์นอกระบบที่มีขนาดเล็กกว่าโลกจะหายากในทางช้างเผือก แต่เราก็ยังมีอีกมากที่ต้องเรียนรู้เกี่ยวกับพวกมัน
เรายังไม่สามารถอธิบายความหลากหลายได้อย่างถูกต้อง เรายังคงอยู่ในจุดเริ่มต้นซึ่งน่าตื่นเต้นและความตื่นเต้นนั้นกำลังสร้างขึ้นเมื่อ TESS ทำงาน
“ สำหรับดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้และสว่างมากเราคาดว่าจะพบดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกสองสามดวง” Dragomir กล่าว “ และนี่คือเรา - นี่จะเป็นครั้งแรกของเราและมันเป็นเหตุการณ์สำคัญสำหรับ TESS มันกำหนดเส้นทางสำหรับการค้นหาดาวเคราะห์ขนาดเล็กรอบดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กกว่าและดาวเคราะห์เหล่านั้นอาจอาศัยอยู่ได้”
แหล่งที่มา:
- รายงานการวิจัย: TESS ส่งมอบมันเป็นครั้งแรกในโลกดาวเคราะห์ขนาดเล็กและย่อย SUB-NEPTUNE
- ข่าวประชาสัมพันธ์: TESS ค้นหาดาวเคราะห์ขนาดโลกเป็นครั้งแรก
- หน้าแรกของ NASA: TESS
