นักวิจัย สดร. ร่วมทีมค้นพบน้ำในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

ภาพจำลองดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ KELT-11b (ภาพ : Walter Robinson, Lehigh University)

          ทีมนักวิจัยจากสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) (สดร.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ร่วมกับทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ ค้นพบน้ำบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ KELT-11b จากการสังเกตการณ์และเก็บข้อมูลด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเทสส์ และกล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ทั่วโลก รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.5 เมตร ณ หอดูดาวแห่งชาติ บนดอยอินทนนท์ จ.เชียงใหม่ งานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร The Astronomical Journal ฉบับที่ 160 เลขที่ 6 เมื่อวันที่ 23 พฤศจิกายน 2563 ที่ผ่านมา

          การศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบทำได้โดยสังเกตปรากฏการณ์  “การผ่านหน้าของดาวเคราะห์” หรือ Transit เมื่อดาวเคราะห์นอกระบบผ่านหน้าดาวฤกษ์ แสงของดาวฤกษ์จะถูกบังโดยพื้นผิวของดาวเคราะห์ ทำให้นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นความสว่างของดาวฤกษ์ลดลง แต่สำหรับดาวเคราะห์ที่มีชั้นบรรยากาศ ระหว่างที่เกิดการผ่านหน้า แสงของดาวฤกษ์บางส่วนจะถูกดูดกลืนโดยธาตุและโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ ทำให้ขณะสังเกตการผ่านหน้าของดาวเคราะห์ในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ นักดาราศาสตร์จะเห็นการลดลงของแสงที่ไม่เท่ากันในแต่ละความยาวคลื่น ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์      

          ดร.ศุภชัย อาวิพันธุ์ นักวิจัย สดร. กลุ่มวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบและชีวดาราศาสตร์ หนึ่งในทีมผู้ร่วมวิจัย กล่าวว่า งานวิจัยนี้ได้ศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ KELT-11b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีมวลเพียง 0.171 เท่าของมวลดาวพฤหัสบดี แต่มีรัศมีใหญ่กว่ารัศมีดาวพฤหัสบดี 1.35 เท่า โคจรรอบดาวฤกษ์ KELT-11 ด้วยคาบการโคจรเพียง 4.74 วัน จากมวลที่น้อยแต่มีขนาดใหญ่ทำให้ดาวเคราะห์ KELT-11b เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่นน้อยที่สุดเท่าที่เคยค้นพบมา จากความหนาแน่นที่น้อยทำให้นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าดาวเคราะห์ KELT-11b จะมีชั้นบรรยากาศที่หนา เหมาะสมกับการศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์

          ทีมนักดาราศาสตร์นำโดย Knicole Colon จาก NASA Goddard Space Flight Center ร่วมกับทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ และนักวิจัย สดร. ร่วมสังเกตการณ์การผ่านหน้าของดาวเคราะห์ KELT-11b ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศเทสส์ และศึกษาการแปรแสงของดาวฤกษ์ระหว่างการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลก รวมถึงกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.5 เมตร ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา หรือหอดูดาวแห่งชาติ ตั้งอยู่บนดอยอินทนนท์ อ. จอมทอง จ. เชียงใหม่ ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2561 จากการศึกษาพบว่าดาวเคราะห์ KELT-11b มีน้ำเป็นองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศ ร่วมกับโมเลกุลของ HCN, TiO และ AlO

          ดร.ศุภชัย กล่าวเพิ่มเติมว่า ปัจจุบันการศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนับเป็นหนึ่งในงานวิจัยหลัก ของกลุ่มวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบและชีวดาราศาสตร์ ของ สดร. ที่ผ่านมามีผลงานวิจัยด้านบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนมาก อาทิ การศึกษาบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ GJ3470b ซึ่งมีท้องฟ้าเป็นสีฟ้าคล้ายโลก การพัฒนาสมการจัดอันดับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เหมาะสมกับการศึกษาชั้นบรรยากาศ และการใช้เทคนิค Machine learning มาพัฒนาการจำลองบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบ

          นอกจากนี้ สดร. ยังพัฒนาเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์เพื่อการวิจัยดาราศาสตร์อย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2562 กล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.5 เมตร ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา ที่ใช้ในงานวิจัยนี้ ได้ถูกปรับเปลี่ยนแทนที่ด้วยกล้องโทรทรรศน์ ขนาด 1.0 เมตร ซึ่งจะเพิ่มศักยภาพในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ให้กับนักดาราศาสตร์ เพื่อดำเนินงานวิจัยในระดับนานาชาติต่อไปในอนาคต

กล้องโทรทรรศน์ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 เมตร

ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา (หอดูดาวแห่งชาติ) บนดอยอินทนนท์ จ.เชียงใหม่

ตั้งแต่ พ.ศ. 2562 - ปัจจุบัน ปรับเปลี่ยนแทนที่ด้วยกล้องโทรทรรศน์ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.0 เมตร

ดร. ศุภชัย อาวิพันธุ์ นักวิจัยด้านดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ สดร.