หากชุดข้อมูลจากภารกิจเคปเลอร์เป็นตัวบ่งชี้ใด ๆ ดาวเคราะห์นอกระบบที่พบมากที่สุดในกาแลคซีของเราไม่ได้เป็นโลกที่เต็มไปด้วยหินขนาดใหญ่หรือดาวพฤหัสร้อน อันที่จริงแล้วดาวเคราะห์นอกระบบประเภทที่พบมากที่สุดไม่ใช่สิ่งที่เราเห็นในละแวกของเรา
“ บางทีการค้นพบที่น่าทึ่งที่สุดของเคปเลอร์ก็คือปริมาณของดาวเคราะห์ระหว่างขนาดของโลกถึงสี่เท่าของโลก” เจฟฟ์มาร์ซีศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียกล่าวที่การประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันในสัปดาห์นี้ในวอชิงตัน DC“ นี่คือช่วงขนาดที่ครอบครองสินค้าคงคลังดาวเคราะห์จากเคปเลอร์และเป็นช่วงขนาดที่ไม่ได้แสดงในระบบสุริยะของเราเอง เราไม่รู้ว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ทำมาจากอะไรและเราไม่รู้ว่ามันก่อตัวอย่างไร”
“ mini-Neptunes” ตามที่ Marcy เรียกว่าเป็นตัวแทนของกลุ่มตัวอย่างขนาดใหญ่ในข้อมูลของ Kepler ประมาณ 75% ของดาวเคราะห์ที่ค้นพบโดยเคปเลอร์มีขนาดแตกต่างกันระหว่างโลกกับเนปจูนและเป็นเวลาสี่ปีนับตั้งแต่ที่ข้อมูลของเคปเลอร์เริ่มคลี่คลายนักวิทยาศาสตร์พยายามทำความเข้าใจกับดาวเคราะห์เหล่านี้
“ มีการวัดจำนวนมากและงานเชิงปริมาณจากทีม NASA Ames Kepler” Marcy กล่าว
ในขณะที่ความหนาแน่นของมวลชนและดาวเคราะห์เกิดขึ้นจากการทำงานนักดาราศาสตร์ยังไม่แน่ใจว่ามันก่อตัวขึ้นหรือว่าทำจากหินน้ำหรือก๊าซ
ทีมมุ่งเน้นไปที่ประมาณ 42 ของดาวเคราะห์เหล่านี้ ดาวเคราะห์สองดวงที่เน้นหนักโดย Marcy ในการนำเสนอของเขานั้นคิดว่าเป็นหินและมีชื่อว่า Kepler-99b และ Kepler-406b ทั้งสองมีขนาดใหญ่กว่าโลกถึงสี่สิบเปอร์เซ็นต์และมีความหนาแน่นคล้ายกับตะกั่ว ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ของพวกมันในเวลาน้อยกว่าห้าและสามวันตามลำดับทำให้โลกเหล่านี้ร้อนเกินไปสำหรับชีวิตอย่างที่เรารู้
ทีมใช้การวัด Doppler ของดาวฤกษ์แม่ของดาวเคราะห์เพื่อวัดการสะท้อนส่ายของดาวฤกษ์แม่ซึ่งเกิดจากแรงดึงโน้มถ่วงบนดาวฤกษ์ที่ดาวเคราะห์โคจรรอบ การโยกเยกที่วัดได้แสดงให้เห็นถึงมวลของดาวเคราะห์: ยิ่งมวลของดาวเคราะห์สูงขึ้นเท่าใดแรงโน้มถ่วงของดาวก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น
พวกเขายังวัดระยะเวลาการเคลื่อนย้ายที่วัดได้ (TTV) เพื่อกำหนดว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้เคียงสามารถดึงกันมากเพียงใดทำให้ดาวเคราะห์ดวงหนึ่งเร่งความเร็วและดาวเคราะห์ดวงอื่นจะชะลอตัวลงตามวงโคจรของมัน
การวัดเหล่านี้ช่วยในการคำนวณมวลและความหนาแน่นของดาวเคราะห์รวมทั้งการหาองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นไปได้ของโลกเหล่านี้ การวัดส่วนใหญ่บอกว่า mini-Neptunes มีแกนกลางเป็นหิน แต่บางแห่งอาจมีเปลือกนอกของก๊าซไฮโดรเจนหรือฮีเลียม บางคนอาจจะเป็นร็อคกี้ที่ไม่มีซองจดหมายด้านนอกเลย
“ สิ่งที่เราคิดว่าเกิดขึ้นคือดาวเคราะห์บางดวงอาจมีน้ำอยู่บนแกนกลางหิน” มาร์ซี่กล่าว “ ดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าอาจมีแกนกลางหินที่เหมือนกันพร้อมกับเติมก๊าซ นั่นคือวิธีที่คุณได้รับการตรวจวัดดาวเคราะห์จาก 1 ถึง 4 รัศมีโลก ดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่นต่ำแสดงถึงปริมาณก๊าซที่เพิ่มขึ้นบนแกนกลางหิน”
“ วัตถุประสงค์หลักของเคปเลอร์คือการกำหนดความชุกของดาวเคราะห์ที่มีขนาดและวงโคจรที่แตกต่างกัน สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการค้นหาสิ่งมีชีวิตคือความชุกของดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกในเขตที่อยู่อาศัยได้” นาตาลีบาตาลานักวิทยาศาสตร์ภารกิจของเคปเลอร์ที่ศูนย์วิจัยอาเมสของนาซ่ากล่าว “ แต่คำถามที่อยู่ในใจเราคือ: ดาวเคราะห์ทุกดวงมีขนาดเท่าหินหรือไม่? อาจจะเป็นดาวเนปจูนน้ำแข็งหรือโลกน้ำที่ลดขนาดลงหรือไม่? เศษส่วนใดที่จำได้ว่าเป็นญาติของโลกหินและโลกของเรา”
ทีมกล่าวว่าการวัดมวลที่ผลิตโดย Doppler และ TTV จะช่วยตอบคำถามเหล่านี้ ผลสรุปว่าดาวเคราะห์ส่วนใหญ่น้อยกว่า 1.5 เท่าของรัศมีโลกอาจประกอบด้วยซิลิเกตเหล็กนิกเกิลและแมกนีเซียมที่พบในดาวเคราะห์โลกในระบบสุริยะ
ด้วยข้อมูลประเภทนี้นักวิทยาศาสตร์จะสามารถเปลี่ยนส่วนของดาวฤกษ์ที่มีดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกเป็นเศษส่วนของดวงดาวที่เก็บสะสมดาวเคราะห์หินที่มีรูปร่างกลมกลืน และนั่นเป็นขั้นตอนหนึ่งที่ใกล้เคียงกับการค้นหาสภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัยได้ดีกว่าระบบสุริยะ
มาร์ซี่กล่าวเพิ่มเติมในการอภิปรายว่ามีกล้องโทรทรรศน์ประเภทหนึ่งที่จะเป็นประโยชน์มากที่สุด: ภารกิจประเภท Terrestrial Planet Finder ที่จะวัดอุณหภูมิขนาดและพารามิเตอร์การโคจรของดาวเคราะห์ที่มีขนาดเล็กเท่ากับโลกของเราในเขตที่อยู่อาศัยของระบบสุริยะไกลโพ้น . อนิจจา TPF ถูกยกเลิก
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษา mini-Neptunes ที่นี่
