นักดาราศาสตร์พบความแปลกประหลาด ของสภาพชั้นบรรยากาศในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะสีชมพูชื่อ GJ504b ชั้นเมฆเกลือปริศนาที่ทำให้วัตถุนี้เย็นกว่าดาวเคราะห์ลักษณะเดียวกันในอวกาศ ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เคยมีการพบเจอมาก่อน
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชื่อ GJ504b นักดาราศาสตร์เรียกกันเล่น ๆ ว่าเป็นดาวเคราะห์สีชมพู ดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2013 โคจรรอบดาวฤกษ์ที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ห่างจากโลกออกไปประมาณ 57 ปีแสง ด้วยมวลที่มากกว่าดาวพฤหัสบดีถึง 25 เท่า จึงมีการคาดการณ์ว่าดาวเคราะห์สีชมพูดวงนี้อาจไม่ใช่ดาวเคราะห์จริง ๆ แต่เป็นดาวแคระน้ำตาล (brown dwarf) ดาวฤกษ์ที่ล้มเหลวในการเป็นดาวฤกษ์ เพราะไม่สามารถสะสมมวลได้มากพอที่จะจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเพื่อเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมในแกนกลางได้ นักวิทยาศาสตร์เรียกวัตถุที่อยู่ในกลุ่มนี้ว่าวัตถุขนาดเท่าดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ (planetary-mass companion) อันเนื่องมาจากขนาดและพฤติกรรมของดาวดวงนี้
ดาวแคระน้ำตาลนับว่าเป็นหนึ่งในวัตถุทางดาราศาสตร์ที่ตรวจจับยากที่สุดวัตถุหนึ่ง เนื่องไม่มีแสงสว่างในตัวเอง มีขนาดเล็ก ปริมาณรังสีความร้อนที่แผ่ออกมาในย่านอินฟราเรดก็โดนกลบจากดาวฤกษ์ที่สว่างกว่า ใหญ่กว่า และร้อนกว่า โดยทั่วไปนักดาราศาสตร์จะสังเกตวัตถุนี้จากปรากฏการณ์ผ่านหน้าดาวฤกษ์ (transit) แต่ถ้าเป็นดาวแคระน้ำตาลโดดเดี่ยวที่ลอยอยู่กลางอวกาศ ก็นับว่ายากต่อการตามหาเป็นอย่างมาก
แม้จากการศึกษาเราจะพบว่าดาวเคราะห์สีชมพูมีอุณหภูมิสูงประมาณ 290 องศาเซลเซียส ร้อนมากเพียงพอที่จะทำให้อาหารสุกได้ แต่ก็ยังถือว่าเป็นดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ที่เย็นที่สุดเท่าที่เคยค้นพบโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน และล่าสุด ข้อมูลจากกล้องเจมส์ เว็บบ์ เผยให้เห็นว่าวัตถุนี้มีเกลืออยู่ในเมฆบนชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยมีนักดาราศาสตร์คนไหนเคยพบมาก่อนในดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเช่นนี้
ภาพวาดจานจินตนาการของศิลปินถึงดาวเคราะห์ที่มีสีชมพูขนาดใหญ่ที่คาดว่ามีกลุ่มเมฆหนาแน่นและประกอบด้วยเกลือในชั้นบรรยากาศ ภาพจาก Robert Lea
ทีมนักวิจัยศึกษาวัตถุนี้โดยการวัดสเปกตรัมที่ริบหรี่ของตัวดาวและกรองแสงจ้าของดาวฤกษ์แม่ทิ้งไป ผลการวิเคราะห์ระบุว่าระดับอุณหภูมิของดาวเคราะห์สีชมพูดวงนี้เป็นผลมาจากอายุของตัวเอง ทั้งดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์และดาวแคระน้ำตาลต่างมีอุณหภูมิสูงเมื่อแรกเกิด แต่จะค่อย ๆ เย็นตัวลงเมื่อมีอายุมากขึ้น งานวิจัยชิ้นใหม่นี้ประเมินว่าดาว GJ504b มีอายุอยู่ระหว่าง 2.5–4 พันล้านปี
ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์เผยให้เห็นสารเคมีผสมผสานกันอย่างหนาแน่นในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์สีชมพูดวงนี้ ซึ่งอุดมไปด้วย น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน และแอมโมเนีย แต่ผลการสังเกตการณ์เหล่านี้กลับไม่ตรงกับแบบจำลองชั้นบรรยากาศที่เคยทำไว้ จนกระทั่งทีมงานได้ใส่ปัจจัยที่ไม่มีใครคาดคิดลงไป นั่นคือ กลุ่มเมฆเกลือที่อยู่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศ
เมฆเกลือไม่ใช่สิ่งที่จะอยู่ในสมมติฐานของชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์มาตั้งแต่แรก นักวิทยาศาสตร์ได้นำองค์ความรู้มาจำลองสภาพภายในชั้นบรรยากาศด้วยระบบคอมพิวเตอร์ และผลลัพธ์จากการจำลองนั้นก็ตรงตามข้อมูลที่ได้มาจากการสังเกตดาวเคราะห์ดวงนี้
นักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งแบบจำลองเมฆออกเป็นสามประเภทที่แตกต่างกัน และพบว่าแบบจำลองเมฆเกลือให้ข้อมูลเข้ากับความเป็นจริงได้ดีที่สุด เมื่อเรานำปัจจัยเรื่องเมฆเกลือมาคำนวณด้วย ทีมนักวิจัยพบว่าได้ช่วยลดทอนสัญญาณของโมเลกุลที่ซ่อนอยู่ลึกลงไปในชั้นบรรยากาศ ส่งผลให้ผลลัพธ์ที่ได้มีความเป็นไปได้ในทางฟิสิกส์มากที่สุด
ทั้งหมดนี้จึงเป็นสาเหตุว่าเมฆเกลือนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการอธิบายสเปกตรัมและการแผ่รังสีความร้อนของดาวเคราะห์ที่มีสีชมพูดวงนี้ อีกทั้งจริง ๆ แล้ววัตถุนี้ดูเหมือนจะมีปริมาณธาตุที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียมมากผิดปกติ ซึ่งหมายความว่าทีมวิจัยยังไม่สามารถฟันธงถึงต้นกำเนิดของดาวดวงนี้ได้ว่าก่อตัวขึ้นมาแบบดาวเคราะห์หรือก่อตัวขึ้นมาแบบดาวฤกษ์ก่อนที่จะวิวัฒนาการมาเป็นดาวแคระน้ำตาลกันแน่
หากเป็นดาวแคระน้ำตาลจริง ๆ วัตถุนี้จะเป็นดาวแคระน้ำตาลดวงแรกที่ค้นพบว่ามีกลุ่มเมฆที่มีส่วนประกอบของเกลือลอยอยู่ภายในชั้นบรรยากาศและเป็นดาวแคระน้ำตาลที่เย็นที่สุดที่เคยค้นพบมา
แต่ถึงอย่างนั้น การค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้และลักษณะภายในดาวเคราะห์ดวงนั้น จะเป็นจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจกระบวนการก่อตัวของดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ในจักรวาลได้ดียิ่งขึ้น และปฏิเสธไม่ได้ว่า เทคโนโลยีการวิเคราะห์สเปกตรัมชั้นบรรยากาศที่แม่นยำเช่นนี้ คือเครื่องมือสำคัญที่ในอนาคต อาจนำพาให้มนุษยชาติค้นพบสารสำคัญแห่งสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงอื่น หรือแม้กระทั่งการค้นพบโลกใบที่สองที่เรากำลังตามหาก็เป็นได้
เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล : iopscience
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
