โลกใหม่นี้เป็นอย่างไรกันอย่างไร

ภาพประกอบศิลปินของดาวเคราะห์หินรอบดาวแคระ M Gliese 876 เครดิตรูปภาพ: NSF คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ในดินแดนที่รู้จักกันในชื่อการล่าดาวเคราะห์นอกระบบอสังหาริมทรัพย์ที่ได้รับรางวัลมากที่สุดจะถูกโฆษณาว่าเป็น“ เหมือนโลก” ในวันจันทร์ที่ 13 มิถุนายนนักวิทยาศาสตร์วิ่งไปปักธงบนก้อนหินที่กำลังลุกไหม้และโคจรรอบดาวสีแดง

ดาวเคราะห์ที่ถูกค้นพบใหม่นี้มีมวลประมาณเจ็ดเท่าของมวลโลกดังนั้นดาวเคราะห์นอกระบบที่เล็กที่สุดที่พบจะโคจรรอบลำดับหลักหรือดาว“ แคระ” (ดาวเช่นดวงอาทิตย์ของเราที่เผาไหม้ไฮโดรเจน)

มีดาวเคราะห์ที่เล็กกว่าที่ทราบว่ามีอยู่นอกระบบสุริยะของเรา แต่พวกมันมีโชคร้ายที่จะล้อมรอบพัลซาร์ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่กำลังหมุนอย่างรวดเร็ว ดาวเคราะห์ดังกล่าวไม่คิดว่าจะอาศัยอยู่ในระยะไกลเนื่องจากการแผ่รังสีรุนแรงที่ปล่อยออกมาจากพัลซาร์

ดาวเคราะห์ที่มีมวลสิบโลกหรือน้อยกว่านั้นคิดว่าเป็นหินในขณะที่ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่น่าจะเป็นก๊าซเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งของมันหมายความว่าพวกมันเก็บและกักเก็บก๊าซมากขึ้นในระหว่างการก่อตัวของดาวเคราะห์ มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ 155 ดวง แต่ส่วนใหญ่มีมวลมากกว่าดาวพฤหัสที่เป็นก๊าซมากกว่าดาวเคราะห์หิน (ดาวพฤหัสคือ 318 เท่ามวลโลก)

แม้ว่าโลกใหม่นี้จะโฆษณาเหมือนโลกเนื่องจากมีมวลค่อนข้างต่ำ แต่ Earthlings ไม่ต้องการที่จะเช่าบ้านที่นั่นในไม่ช้า สำหรับสิ่งหนึ่งบ้านจะละลาย อุณหภูมิพื้นผิวโดยประมาณสำหรับโลกนี้ - 200 ถึง 400 องศาเซลเซียส (400 ถึง 750 องศาฟาเรนไฮต์) - เกิดจากระยะทางจูบใกล้ของดาวฤกษ์

ดาวเคราะห์อยู่เพียง 0.021 AU จากดาว Gliese 876 (1 AU คือระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์) และเสร็จสิ้นการโคจรในเวลาไม่ถึงสองวันโลก ดาวเคราะห์ที่ใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์มากที่สุดในระบบสุริยะของเรา - ปรอทที่ร้อนจัด - อยู่ห่างออกไปเกือบ 20 เท่าและอยู่ที่ประมาณ 0.4 AU

พอลบัตเลอร์จากสถาบันคาร์เนกี้แห่งวอชิงตันกล่าวว่า“ เนื่องจากดาวเคราะห์อยู่ในวงโคจรสองวันมันจึงร้อนถึงอุณหภูมิเหมือนเตาอบดังนั้นเราจึงไม่คาดหวังชีวิต” Paul Butler สมาชิกทีมวิทยาศาสตร์ของสถาบันคาร์เนกี้วอชิงตันกล่าว

ในระบบสุริยะของเราเขตเอื้ออาศัย - เขตอบอุ่นที่ซึ่งน้ำอาจมีอยู่เป็นของเหลวบนพื้นผิวของดาวเคราะห์ - มีค่าประมาณ 0.95 ถึง 1.37 AU หรืออยู่ระหว่างวงโคจรของดาวศุกร์และดาวอังคาร ดาว Gliese 876 นั้นส่องสว่างน้อยกว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 600 เท่าดังนั้นโซนที่อยู่อาศัยที่เสนอนั้นอยู่ใกล้มากขึ้นระหว่าง 0.06 ถึง 0.22 AU

ที่ 0.021 AU ดาวเคราะห์ดวงใหม่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์เกินกว่าที่จะอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้และมันก็ต้องเผชิญกับการแผ่รังสีพลังงานสูงในปริมาณมากเช่นแสงอุลตร้าไวโอเลตและรังสีเอกซ์ ในขณะที่ดาวแคระแดงอย่าง Gliese 876 ปล่อยรังสียูวีในระดับต่ำกว่าดาวฤกษ์เหมือนดวงอาทิตย์ของเราพวกมันเปล่งแสงเอ็กซ์เรย์ที่รุนแรง

ภาวะแทรกซ้อนอื่น ๆ จากวงโคจรที่ใกล้ชิดเช่นนี้ก็คือดาวเคราะห์อาจถูกล็อคไว้อย่างเป็นไทด์โดยที่ด้านเดียวกันของดาวเคราะห์หันหน้าเข้าหาดาวอยู่เสมอ นอกเสียจากว่าจะมีบรรยากาศที่สำคัญในการกระจายความร้อนด้านหนึ่งของโลกจะถูกทำให้สุกเกินไปในขณะที่อีกด้านหนึ่งจะเย็น

Gliese 876 นั้นคิดว่ามีอายุประมาณ 11 พันล้านปีทำให้มันมีอายุมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรามากกว่าสองเท่า แต่ในทางใดทางหนึ่ง Gliese เป็นวัยรุ่นกับผู้ใหญ่วัยกลางคนของดวงอาทิตย์ของเรา ดาว G-class เช่นดวงอาทิตย์ของเรามีชีวิตอยู่ประมาณ 10 พันล้านปีในขณะที่ดาวแคระแดง M-class คาดว่าจะมีชีวิตอยู่ได้ 100 พันล้านปี (มีอายุมากกว่าอายุของจักรวาล!)

สมาชิกในทีมวิทยาศาสตร์ Geoff Marcy แห่ง University of California, Berkeley กล่าวว่าดาว M ใช้เวลานานในการทำให้เย็นลงและหดตัวลงตามขนาดและลำดับความสว่างหลักของพวกมัน เขาบอกว่าถ้าดาวเคราะห์อพยพเข้าสู่วงโคจรใกล้เข้ามาในยุคปัจจุบันมันอาจจะเป็นการเคลื่อนที่ในช่วงสองสามล้านปีแรกและจากนั้นก็ถูกรังสีมากขึ้นกว่าในปัจจุบันเป็นเวลาหลายร้อยล้านปี

Gliese 876 ถูกคิดว่าเป็นโลหะที่ไม่ดี (สำหรับนักดาราศาสตร์องค์ประกอบใด ๆ ที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมจัดอยู่ในประเภท "โลหะ") การก่อตัวของดาวเคราะห์อาจเกี่ยวข้องกับความเป็นโลหะของดาวเนื่องจากทั้งดาวและดาวเคราะห์ก่อตัวจากวัสดุดั้งเดิมเดียวกัน ดังนั้นดาวเคราะห์หินเช่นโลกที่ทำจากองค์ประกอบเช่นซิลิเกตและเหล็กจึงคาดว่าจะโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อุดมด้วยโลหะ

แม้จะเป็นคนยากจนในโลหะ แต่ Gliese 876 เป็นระบบดาวเคราะห์หลายดวง เป็นที่ทราบกันว่าดาวเคราะห์ยักษ์ก๊าซสองดวงโคจรรอบ Gliese 876: ดาวเคราะห์นอกสุดเกือบสองเท่ามวลดาวพฤหัสและโคจรที่ 0.21 AU ดาวเคราะห์กลางนั้นมีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของดาวพฤหัสโคจรอยู่ที่ 0.13 AU

“ ระบบดาวเคราะห์ทั้งหมดเป็นระบบสุริยะขนาดเล็กของเรา” Marcy กล่าว “ ดาวฤกษ์นั้นมีขนาดเล็กวงโคจรนั้นมีขนาดเล็กและในระยะที่ใกล้ที่สุดก็มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่สถาปัตยกรรมจะอยู่ในระบบสุริยะของเราเองโดยมีดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่สุดที่โคจรรอบดาวยักษ์”

เรามีห้องข้อศอกมากขึ้นในระบบสุริยะของเรา ดาวพุธอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าระยะทางของดาวเคราะห์เหล่านี้ทั้งหมดรวมกัน ดาวเคราะห์ในระบบ Gliese 876 อยู่ใกล้กันมากพวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน สงครามชักเย่อโน้มถ่วงแบบนี้เป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับดาวเคราะห์ได้ตั้งแต่แรก

ในช่วงของการโคจรดาวเคราะห์จะดึงดาวฤกษ์ของพวกเขาจากด้านต่าง ๆ นักวิทยาศาสตร์วัดการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในแสงดาวเพื่อตรวจสอบการมีอยู่ของดาวเคราะห์โคจร

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดของ Gliese 876 นักวิทยาศาสตร์จะต้องใช้เทคนิคการล่าดาวเคราะห์ที่เรียกว่า photometry การขนส่ง วิธีนี้จะดูว่าแสงของดาวนั้นส่องแสงอย่างไรเมื่อดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวจากมุมมองของเรา อุปราคาของดาวเคราะห์ที่โคจรทำให้นักดาราศาสตร์สามารถตรวจสอบมวลและรัศมีของดาวเคราะห์นั้นได้ การระบุตัวเลขเหล่านี้บ่งบอกถึงความหนาแน่นของดาวเคราะห์ซึ่งแสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ทำมาจากอะไรและดาวเคราะห์นั้นเป็นหินหรือก๊าซ

เราไม่สามารถใช้มาตรการส่งผ่านแสงเพื่อบอกอะไรเราเกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบ Gliese 876 ได้เนื่องจากระบบเอียง 50 องศาจากมุมมองของเรา มุมนี้หมายความว่าดาวเคราะห์จะไม่บล็อกแสงดาวใด ๆ ที่มาถึงโลก

ดาวแคระแดงเป็นดาวประเภทที่พบมากที่สุดในกาแลคซีของเราประกอบด้วยประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของดาวทั้งหมด แต่จากดาวแคระแดงทั้ง 150 ดวงที่พวกเขาศึกษามาหลายปีมาร์ซี่และบัตเลอร์พบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบสองดวงเท่านั้น เนื่องจากดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ที่พบจนถึงขณะนี้เป็นยักษ์ใหญ่ของก๊าซนี่อาจหมายความว่าดาวแคระแดงไม่เหมาะที่จะเป็นที่อยู่อาศัยของโลกเหล่านั้น

Marcy กล่าวว่าพวกเขาจะติดตาม Gliese 876 ต่อไปสำหรับคำใบ้ของดาวเคราะห์ดวงที่สี่หรือห้า “ นี่จะเป็นหนึ่งในดาวดวงโปรดของเรานับจากนี้เป็นต้นไป”

แข่งกับเส้นชัย
รายงานการวิจัยที่อธิบายการค้นพบนี้ถูกส่งไปยังวารสาร Astrophysical Journal นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพวกเขาได้รับรายงานเบื้องต้นของผู้ตัดสินที่ดีและพวกเขาคาดหวังว่าเอกสารของพวกเขาจะได้รับการยอมรับและเผยแพร่ในอีกไม่กี่เดือน ในระหว่างการแถลงข่าววันจันทร์นักวิทยาศาสตร์ถูกถามว่าทำไมพวกเขาตัดสินใจที่จะเผยแพร่การค้นพบของพวกเขาตอนนี้ก่อนที่กระดาษได้รับการยอมรับสำหรับการตีพิมพ์ ทำเพื่อเอาชนะนักล่าดาวเคราะห์ดวงอื่นที่อาจร้อนแรงบนส้นเท้าของพวกเขาหรือไม่?

Marcy ตอบว่าพวกเขาต้องการป้องกันไม่ให้ข่าวการค้นพบรั่วไหลออกมา “ เรารู้เกี่ยวกับเรื่องนี้เมื่อสามปีที่แล้วเราได้ติดตามอย่างเงียบ ๆ อย่างระมัดระวังรักษาความลับขณะที่เราตรวจสอบซ้ำแล้วซ้ำอีก ประมาณหนึ่งเดือนที่แล้วฉันได้พูดคุยกับ Michael Turner ที่นี่ผู้คนที่ NSF (National Science Foundation) และเราได้ตัดสินใจร่วมกันว่าการค้นพบครั้งนี้พิเศษมากบางทีสิ่งที่คุณจะเรียกว่าเป็นเหตุการณ์สำคัญในวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ฝาบนนี้นานมาก ดังนั้นเราจึงตัดสินใจว่าแทนที่จะปล่อยให้ข่าวรั่วไหลออกไปและถูกเลี้ยงไปรอบ ๆ โดยมีหนังสือพิมพ์หนึ่งฉบับที่เรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่เนิ่น ๆ เพื่อที่จะเป็นการดีกว่าที่จะประกาศเรื่องนี้อย่างรวดเร็ว "

จากนั้นมาร์ซี่ก็เปิดตัวเพื่อป้องกันว่าทำไมเขาถึงเชื่อว่าการค้นพบของพวกเขาถูกต้องและเขาก็ได้รับการสนับสนุนอย่างรวดเร็วจากสมาชิกในทีมของเขา อย่างไรก็ตามความถูกต้องของการค้นพบของพวกเขาไม่ได้ถูกถาม บางทีการประกาศก่อนหน้านี้ของพวกเขารวมกับความต้องการความลับไว้ก่อนก็เป็นหลักฐานของการแข่งขันที่รุนแรงที่ได้ทำเครื่องหมายการล่าดาวเคราะห์มาตั้งแต่ต้น

การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกได้มีการประกาศเมื่อวันที่ 5 ตุลาคม 1995 โดย Michel Mayor และ Didier Queloz จากหอสังเกตการณ์เจนีวาและ Marcy and Butler ยืนยันการสังเกตการณ์ในสัปดาห์ต่อไป ตัวอย่างล่าสุดของการแข่งขันเพื่อคว้าดาวเคราะห์นอกระบบดวงอื่นเกิดขึ้นในช่วงฤดูร้อนปีที่แล้วเมื่อวันที่ 25 สิงหาคม 2547 นายกเทศมนตรีนูโนซานโตสและเพื่อนร่วมงานประกาศการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบมวลเนปจูนดวงแรกในเวลานั้น ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ การประกาศครั้งนี้มาน้อยกว่าหนึ่งสัปดาห์ก่อนที่การค้นพบดาวเคราะห์มวลเนปจูนอีกสองแห่งจะถูกประกาศโดยมาร์ซี่และบัตเลอร์

นายกเทศมนตรีและเพื่อนร่วมงานของเขายังได้ศึกษา Gliese 876 ในการประชุมทางดาราศาสตร์ในเดือนมิถุนายน 2541 นายกเทศมนตรีและมาร์ซี่ต่างก็ประกาศการตรวจพบก๊าซยักษ์ขนาดใหญ่ที่กำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ดวงนี้ Marcy และ Butler เป็นคนแรกที่ติดตามการค้นพบนี้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดวงที่สองของดาวในปี 2544

ภารกิจของเคปเลอร์จะเปิดตัวในเดือนมิถุนายน 2551 จะค้นหาดาวเคราะห์ภาคพื้นดินที่โคจรรอบดาวฤกษ์ห่างไกล ภารกิจดังกล่าวกำหนดดาวเคราะห์ขนาดโลกว่ามีขนาดระหว่าง 0.5 ถึง 2.0 มวลโลกหรือระหว่าง 0.8 ถึง 1.3 เส้นผ่านศูนย์กลางของโลก ดาวเคราะห์ที่มีมวลระหว่างโลก 2 ถึง 10 ดวงเช่นดาวเคราะห์ที่ประกาศเมื่อวันจันทร์นั้นหมายถึงดาวเคราะห์ขนาดใหญ่บนโลก

แหล่งที่มาเดิม: นาซา