กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้ส่องสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชื่อ TOI-561 b และค้นพบว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีความหนาแน่นน้อยผิดปกติ มีชั้นบรรยากาศที่เกิดจากลาวาร้อนระอุ ที่เต็มไปด้วยปริศนา

ภาพวาดจากจินตนาการศิลปินถึงลักษณะชั้นบรรยากาศของ TOI-561 b ที่ร้อนระอุจากการถูกล็อกจากแรงไทดัลทำให้มีเพียงด้านเดียวโดยความร้อนจากดาวฤกษ์ของมัน ทำให้บนดาวดวงนั้นอาจมีพลวัฒน์บางอย่างขับเคลื่อน

TOI-561 b นี้เป็นดาวเคราะห์ประเภทซูเปอร์เอิร์ธที่ร้อนระอุ (Ultra-hot Super-earth) มันมีขนาดใหญ่กว่าโลก 1.4 เท่า แต่กลับมีความหนาแน่นต่ำกว่าที่ควรจะเป็นเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ที่มีองค์ประกอบคล้ายโลก นักดาราศาสตร์คาดการณ์เบื้องต้นว่าดาวเคราะห์ดวงนี้อาจจะมีแกนเหล็กขนาดเล็กและมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างจากดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา เนื่องจากมันโคจรรอบดาวฤกษ์ที่มีอายุเก่าแก่และมีปริมาณธาตุเหล็กต่ำ และตัวดาวเคราะห์นั้นโคจรใกล้กับดาวฤกษ์ของมันมาก มีคาบโคจรเพียงแค่ 11 ชั่วโมงเท่านั้น ด้วยระยะห่างที่ใกล้ดาวฤกษ์ (น้อยกว่าระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์อย่างมหาศาล) ทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกล็อกด้วยแรงไทดัล (Tidal Lock) ส่งผลให้อุณหภูมิบนด้านกลางวันสูงเกินจุดหลอมเหลวของหิน

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้ใช้เครื่องมือ NIRSpec สังเกตด้านกลางวันของดาวเคราะห์ดวงนี้ ตามสมมุติฐานแล้ว หากดาวเคราะห์ดวงนี้มีชั้นบรรยากาศอยู่จริง ด้านกลางวันจะเย็นกว่าดาวเคราะห์ที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าหากดาวเคราะห์ที่ใกล้ดาวฤกษ์มากระดับเดียวกับดาวดวงนี้และไม่มีชั้นบรรยากาศ มันควรจะมีอุณหภูมิที่สูงถึง 2,700 องศาเซลเซียส แต่จากการสังเกตการณ์มันมีอุณหภูมิในฝั่งด้านกลางวันเพียงแค่ 1,800 องศาเซลเซียสเท่านั้น ซึ่งเป็นสิ่งที่พิสูจน์ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้มีชั้นบรรยากาศอยู่จริง

ภาพวาดของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ TOI-561 b ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่ของมันมากจนพื้นผิวหลอมและระเหยกลายเป็นชั้นบรรยากาศที่หนาทึบจากไอระเหยของหินบนพื้นผิว ภาพจาก NASA

การที่ TOI-561 b มีอุณหภูมิที่เย็นกว่าที่คาดการณ์ไว้มากนี้ บ่งชี้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ต้องมีชั้นบรรยากาศที่หนาทึบ อุดมไปด้วยสารระเหยปกคลุมอยู่เหนือมหาสมุทรแมกมา ชั้นบรรยากาศนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนจากด้านกลางวันไปยังด้านกลางคืน ผ่านกระแสลมแรง นอกจากนี้ ก๊าซในบรรยากาศ เช่น ไอน้ำ อาจช่วยดูดซับรังสีอินฟราเรด หรืออาจมีเมฆที่ช่วยสะท้อนแสงดาวฤกษ์ ส่งผลให้อุณหภูมิที่ตรวจวัดได้ลดต่ำลง

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้คือเหตุใดดาวเคราะห์หินที่มีขนาดเล็กดวงนี้สามารถรักษาชั้นบรรยากาศของมันไว้ได้แม้จะอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่ของมันมากก็ตาม นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าเกิดจากสภาวะสมดุลระหว่างมหาสมุทรแมกมาและชั้นบรรยากาศ กล่าวคือ ในขณะที่ก๊าซระเหยออกจากดาวเคราะห์เพื่อเติมเต็มชั้นบรรยากาศ มหาสมุทรแมกมาก็จะดูดซับก๊าซเหล่านั้นกลับเข้าสู่ภายใน วนเวียนเป็นวัฏจักร ทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้มีลักษณะคล้ายกับลูกบอลลาวา ที่มีความผันผวนของอัตราการระเหยสูงกว่าโลกมาก ซึ่งทั้งหมดล้วนเกิดจากการที่ดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่ของมันมากเกินไป

ทั้งนี้ การค้นพบดังกล่าวนับเป็นผลลัพธ์ชุดแรกจากการสังเกตการณ์ต่อเนื่องกว่า 37 ชั่วโมง และในขณะนี้ทีมวิจัยกำลังเร่งวิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดเพื่อจัดทำแผนที่อุณหภูมิรอบดาวเคราะห์และระบุองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศให้ชัดเจนยิ่งขึ้นต่อไป

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

กล้องฯ เจมส์ เว็บบ์ พบดาวเคราะห์หินลาวาร้อนมีชั้นบรรยากาศที่ร้อนระอุ