เครดิตรูปภาพ: ESA
นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสตินเชื่อว่าพวกเขาได้ค้นพบวิธีที่ไม่แพงในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ แม้ว่ากระบวนการน่าจะทำลายดาวเคราะห์วงใน แต่ดาวเคราะห์ชั้นนอกอาจจะยังคงอยู่ในวงโคจรรอบดาวฤกษ์ ดาวแคระขาวเหล่านี้ทราบว่าจะเต้นเป็นจังหวะในอัตราที่เฉพาะเจาะจงดังนั้นแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่เคลื่อนที่รอบดาวฤกษ์น่าจะส่งผลต่ออัตราการเต้นของชีพจรนี้ด้วยจำนวนนาทีที่ควรจะตรวจจับได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์บนโลกราคาไม่แพง
นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัสแห่งออสตินได้คิดค้นวิธีการที่ไม่แพงเพื่อตรวจสอบว่ามีระบบสุริยจักรวาลอื่น ๆ เช่นเราอยู่หรือไม่
ในบรรดาดาวฤกษ์มากกว่า 100 ดวงซึ่งขณะนี้เป็นที่รู้จักกันว่ามีดาวเคราะห์นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบระบบบางอย่างที่คล้ายกับเรา ไม่ทราบว่าเป็นเพราะข้อ จำกัด ทางเทคโนโลยีหรือหากระบบของเรามีการกำหนดค่าที่หายากอย่างแท้จริง นักดาราศาสตร์หอดูดาวแมคโดนัลด์? วิธีการค้นหาใหม่ใช้กล้องโทรทรรศน์ยุคตกต่ำที่จับคู่กับเทคโนโลยีในปัจจุบัน
นักดาราศาสตร์ Don Winget และ Edward Nather นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Fergal Mullally และ Anjum Mukadem และเพื่อนร่วมงานกำลังมองหา "ของเหลือ" ของระบบสุริยะเช่นของเรา วิธีการของพวกเขาค้นหาชิ้นส่วนของระบบสุริยะเช่นนี้หลังจากที่ดาวฤกษ์ของมันตายโดยใช้ประโยชน์จากลักษณะของดวงอาทิตย์โบราณที่ถูกเผาไหม้ซึ่งเรียกว่า "ดาวแคระขาว"
นักดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยเท็กซัส Bill Cochran และ Ted von Hippel ก็มีส่วนเกี่ยวข้องเช่นเดียวกับ S.O เคปเลอร์แห่งสหพันธ์มหาวิทยาลัยบราซิล Federal de Rio Grande dol Sul และอันโตนิโอ Kanaan แห่งสหพันธ์มหาวิทยาลัยบราซิล Federal de Santa Catarina
นักดาราศาสตร์รู้ว่าเมื่อดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ชั้นนอกจะขยายตัวและดาวก็จะกลายเป็นดาว“ ยักษ์แดง” เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นกับดวงอาทิตย์ประมาณห้าพันล้านปีพวกเขาคาดหวังว่ามันจะกลืนปรอทและดาวศุกร์บางทีอาจจะไม่ถึงโลก จากนั้นดวงอาทิตย์จะระเบิดชั้นนอกออกมาและจะมีอยู่สองสามพันปีในฐานะเนบิวลาดาวเคราะห์ที่สวยงามและฉลาด แกนกลางที่เหลืออยู่ของดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวแคระขาวซึ่งเป็นเถ้าถ่านที่หนาแน่นและทึบแสงซึ่งมีขนาดเท่ากับโลก และที่สำคัญที่สุดก็น่าจะยังคงถูกโคจรอยู่โดยดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะของเรา
เมื่อระบบที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์ถึงสถานะนี้ทีมของ Winget อาจจะสามารถค้นหาได้ วิธีการของพวกเขาอาศัยการวิจัยกว่าสามทศวรรษเกี่ยวกับความแปรปรวน (นั่นคือการเปลี่ยนแปลงความสว่าง) ของดาวแคระขาว ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสค้นพบว่าดาวแคระขาวบางตัวมีความแตกต่างกันหรือ“ ชีพจร” ในการระเบิดปกติ เมื่อเร็ว ๆ นี้ Winget และเพื่อนร่วมงานค้นพบว่าประมาณหนึ่งในสามของดาวแคระขาวเหล่านี้ (PWDs) เป็นผู้รักษาเวลาที่ไว้ใจได้มากกว่านาฬิกาอะตอมและพัลซาร์มิลลิวินาทีส่วนใหญ่
จังหวะเหล่านี้เป็นกุญแจสำคัญในการตรวจจับดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาว PWD ที่เสถียรจะส่งผลกระทบต่อการสังเกตการบอกเวลาของมันดูเหมือนว่าจะก่อให้เกิดความแปรผันเป็นระยะในรูปแบบของพัลส์ที่มาจากดาวฤกษ์ นั่นเป็นเพราะดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ PWD นั้นจะลากดาวฤกษ์ไปรอบ ๆ ขณะที่มันเคลื่อนที่ การเปลี่ยนแปลงระยะห่างระหว่างดวงดาวและโลกจะเปลี่ยนระยะเวลาสำหรับแสงจากการเต้นเป็นจังหวะเพื่อไปยังโลก เนื่องจากพัลส์นั้นมีความเสถียรมากนักดาราศาสตร์สามารถคำนวณความแตกต่างระหว่างเวลาที่มาถึงและที่คาดการณ์ไว้ของพัลส์และสรุปการมีอยู่และคุณสมบัติของดาวเคราะห์ (วิธีนี้คล้ายกับวิธีที่ใช้ในการค้นพบสิ่งที่เรียกว่า "ดาวเคราะห์พัลซาร์" ความแตกต่างคือสหายของพัลซาร์ไม่คิดว่าจะก่อตัวขึ้นกับดาวฤกษ์ของพวกมัน แต่หลังจากที่ดาวเหล่านั้นระเบิดในซุปเปอร์โนวาเท่านั้น)
“ การค้นหานี้จะมีความไวต่อดาวแคระขาวซึ่งอยู่ในช่วงแรกระหว่างมวลมวลหนึ่งถึงสี่เท่าดวงอาทิตย์และน่าจะสามารถตรวจจับดาวเคราะห์ได้ภายในสองถึง 20 AU จากดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน ซึ่งหมายความว่าเราจะตรวจสอบภายในเขตเอื้ออาศัยของดาวบางดวง” Winget กล่าว (หน่วย AU หรือหน่วยดาราศาสตร์เป็นระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์)“ โดยทั่วไปการตรวจจับดาวพฤหัสบดีที่ระยะทางของดาวพฤหัสบดีด้วยเทคนิคนี้เป็นเรื่องง่าย มันเป็นซุปเป็ด” เขาพูด
ง่าย แต่ไม่รวดเร็ว ดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในระยะทางไกลอาจใช้เวลานานกว่าทศวรรษในการโคจรรอบเดียว ดังนั้นอาจใช้เวลาหลายปีในการสังเกตเพื่อตรวจจับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระขาวอย่างแน่นอน
“ คุณต้องมองหาวงโคจรเป็นเวลานาน” Winget กล่าว “ ครึ่งวงโคจรหรือหนึ่งในสามของวงโคจรจะบอกอะไรบางอย่างที่เกิดขึ้นที่นั่น แต่สำหรับดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลดาวพฤหัสครึ่งวงโคจรยังคงเป็นเวลาหกปี” Winget เสริมว่าสำหรับวิธีนี้“ ตรวจจับดาวพฤหัสบดีที่ดาวยูเรนัส? ระยะทางนั้นง่ายขึ้น แต่ใช้เวลานานขึ้น”
สำหรับการค้นหาดาวเคราะห์ PWD นั้น Nather ได้คิดค้นเครื่องมือใหม่สำหรับกล้องโทรทรรศน์ออตโตสตรูฟ 2.1 เมตรของแมคโดนัลด์ เขาและมุกกาดัมออกแบบและสร้างเครื่องมือที่เรียกว่า Argos เพื่อวัดปริมาณแสงที่มาจากดาวเป้าหมาย โดยเฉพาะ Argos เป็น "CCD photometer"? เคาน์เตอร์โฟตอนที่ใช้อุปกรณ์คู่ชาร์จเพื่อบันทึกภาพ ตั้งอยู่ที่จุดสนใจหลักของกล้องโทรทรรศน์ Struve Argos ไม่มีเลนส์อื่นนอกจากกระจกหลักของกล้อง 2.1 เมตร ขณะนี้สำเนาของ Argos ถูกสร้างขึ้นที่หอดูดาวอื่น ๆ ทั่วโลก
การค้นหาดาวเคราะห์รอบ ๆ ดาวแคระขาวอย่างต่อเนื่องจะช่วยให้ Argos บนกล้องโทรทรรศน์ Struve เขามีดาวเป้าหมาย 22 ดวงซึ่งส่วนใหญ่ถูกระบุผ่านการสำรวจสโลนดิจิตอลสกาย เมื่อทีมพบผู้สมัครโลกที่มีแนวโน้มกับ Argos พวกเขาจะติดตามด้วยกล้องโทรทรรศน์ Hobby-Eberly (HET) 9.2 เมตรที่หอดูดาวแมคโดนัลด์
“ ถ้าเราพบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่โคจรอยู่ในระยะไกลนั่นเป็นเงื่อนงำที่ดีว่าอาจมีดาวเคราะห์ขนาดเล็กเข้ามาใกล้ในกรณีนั้นสิ่งที่คุณทำจะถูกทำให้ห่างจากเป้าหมายด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดที่คุณสามารถเข้าถึงได้” Winget กล่าว . HET จะช่วยให้การจับเวลาพัลส์ PWD แม่นยำยิ่งขึ้นและสามารถระบุดาวเคราะห์ที่เล็กกว่าได้
การค้นหานี้จะสามารถศึกษาประเภทของดวงดาวที่ไม่สามารถศึกษาด้วยวิธีสเปคโทรสโคปได้หรือไม่ วิธีการค้นหาดาวเคราะห์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดจนถึงปัจจุบันคืออะไร? Winget กล่าว เนื่องจากนิสัยแปลกประหลาดในการแต่งหน้าดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์วิธีการสเปคโทรสโคปของดอปเลอร์จึงไม่ไวต่อการมองหาดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ที่ใหญ่เป็นสองเท่าของดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ประมาณครึ่งหนึ่งในการศึกษาของ Winget จะเป็นดาวแคระขาวซึ่ง แต่เดิมเป็นดาวประเภทนี้ ด้วยเหตุนี้การศึกษา PWD ที่ McDonald จึงเป็นเครื่องมือในการสอดแนมและประเมินเป้าหมายและการสังเกตกลยุทธ์สำหรับภารกิจอวกาศของนาซ่าที่วางแผนไว้ในอีกสองทศวรรษข้างหน้าโดยเฉพาะภารกิจ Space Interferometry, Terrestrial Planet Finder และยานอวกาศเคปเลอร์
การวิจัยนี้ได้รับทุนจากทุนของ NASA Origins รวมถึงทุนโครงการวิจัยขั้นสูงจากรัฐเท็กซัส ผ่านการระดมทุนจากหน่วยงานการศึกษาระดับสูงของรัฐเท็กซัสโรงเรียนมัธยมสองแห่ง (Donna Slaughter จาก Stony Point High School ใน Round Rock, Texas และ Chris Cotter ของ Lanier High School ใน Austin) มีส่วนเกี่ยวข้องโดยตรงในการวิจัยนี้ แผนการนี้กำลังดำเนินการเพื่อขยายการมีส่วนร่วมนี้ให้กับครูคนอื่น ๆ และนักเรียนในห้องเรียนของพวกเขาโดยการนำวิทยาศาสตร์นักวิทยาศาสตร์และหอดูดาวเข้าสู่ห้องเรียนโดยใช้อินเทอร์เน็ตโดยตรง Cotter และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Lanier High School มีส่วนเกี่ยวข้องกับ Mullally ในการทดสอบแนวคิดนี้
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าวหอสังเกตการณ์ McDonald
