ทีมนักดาราศาสตร์จากหอดูดาวยุโรปซีกใต้ (ESO) พบดาวบริวารนอกระบบ (exosatellite) ในระบบดาว CD-35 2722 แม้จะเหมือนข่าวการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบธรรมดาทั่วไป แต่ทว่าการค้นพบนี้ทำให้เราต้องมาตั้งคำถามถึงนิยามของดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์และดวงจันทร์บริวารใหม่ เมื่อวัตถุนี้มีขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีที่โคจรรอบดาวแคระน้ำตาลที่โคจรรอบดาวฤกษ์อีกทีหนึ่ง ทำให้ความซับซ้อนของระบบนี้กำลังท้าทายหลักเกณฑ์การจำแนกวัตถุทางดาราศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้กันมาอย่างยาวนาน
CD-35 2722 เป็นระบบดาวที่มีโครงสร้างซับซ้อน ดาวฤกษ์หลัก CD-35 2722 ซึ่งมีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์ มีดาวแคระน้ำตาลซึ่งมีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดีถึง 30 เท่า โคจรรอบดาวฤกษ์ศูนย์กลาง และที่รอบดาวแคระน้ำตาลนั้นก็มีดาวเคราะห์ที่มีมวลเท่ากับดาวพฤหัสบดีโคจรรอบดาวแคระน้ำตาลอยู่อีกทอดหนึ่ง ซึ่งนำมาสู่คำถามว่า เราควรจะจำแนกดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวแคระน้ำตาลนี้ว่าดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์กันแน่
เหตุผลที่สร้างความลำบากในการนิยามวัตถุนี้ เนื่องมาจากดาวแคระน้ำตาล (brown dwarf) คือวัตถุท้องฟ้าที่มีสถานะก้ำกึ่งระหว่างดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์กับดาวฤกษ์ เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันของดิวเทอเรียมได้ แต่มีมวลไม่มากพอที่จะหลอมรวมไฮโดรเจนเพื่อเปล่งแสงและปล่อยพลังงานแบบดาวฤกษ์ทั่วไปได้ แต่ก็ยังสร้างแรงดึงดูดได้มากพอที่จะมีเทหวัตถุที่โคจรรอบและเกิดเป็นระบบดาวเคราะห์ได้ นอกจากนี้ยังมีกระบวนการกำเนิดเดียวกันกับดาวฤกษ์ทั่วไป นักดาราศาสตร์จึงจำแนกให้ดาวแคระน้ำตาลอยู่ในนิยามของดาวฤกษ์
ส่วนดวงจันทร์ ด้วยภาพจำของระบบสุริยะของเรา ดวงจันทร์คือเทหวัตถุก้อนหินแข็ง ขนาดและมวลไม่ใหญ่มาก และโคจรรอบดาวเคราะห์ ไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ศูนย์กลางอีกทีหนึ่ง ทำให้เมื่อมีวัตถุที่มีขนาดใหญ่เท่ากับดาวพฤหัสบดีแต่โคจรรอบดาวแคระน้ำตาลที่โคจรรอบดาวฤกษ์ศูนย์กลาง การนิยามว่าเทหวัตถุนั้นเป็นดวงจันทร์บริวารก็ดูจะเป็นสิ่งที่ยากสำหรับนักดาราศาสตร์ในการนิยามว่าดาวดวงนี้คือดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะตามปกติ
"เรามีการแบ่งแยกที่ชัดเจนระหว่างดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะ การให้คำจำกัดความสิ่งต่าง ๆ เช่น ดวงจันทร์ จึงเป็นเรื่องง่าย" อลิซ ซูร์โล (Alice Zurlo) ผู้อำนวยการสถาบัน Millennium Nucleus of Young Exoplanets and their Moons (YEMS) และผู้ร่วมวิจัยอธิบาย "แต่ในระบบดาว CD-35 2722 เส้นแบ่งระหว่างดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์นั้นพร่ามัว ทำให้คำอธิบายทุกอย่างซับซ้อนขึ้นมาก"
ด้วยเหตุนี้ ทีมผู้วิจัยจึงเลือกใช้คำว่า “ดาวบริวารนอกระบบ” (exosatellite) เพื่ออธิบายสถานะทางพลศาสตร์ของวัตถุนี้อย่างตรงไปตรงมา โดยเน้นย้ำถึงบทบาทการเป็นองค์ประกอบลำดับที่สามของระบบ แทนที่จะตีกรอบด้วยคำศัพท์เดิมที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับความหลากหลายของระบบที่จะเจอมากขึ้นในอนาคต
การค้นพบบริวารนอกระบบจากการส่ายของดาวแคระน้ำตาล
ที่ผ่านมา แม้นักดาราศาสตร์จะค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบแล้วกว่า 6,000 ดวง แต่การยืนยันการค้นพบดาวบริวารหรือดวงจันทร์นอกระบบนั้นทำได้ยากมาก เนื่องจากดวงจันทร์ตามนิยามของเรานั้นมีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์ ทำให้เมื่อใช้การสังเกตการบังของดาวฤกษ์ ดวงจันทร์ที่มีขนาดเล็กกว่าทำให้แสงจากดาวฤกษ์เปลี่ยนแปลงไปได้น้อยกว่า และวงโคจรของดวงจันทร์นั้นใกล้กับดาวเคราะห์มากทำให้ยากต่อการสังเกตผ่านการเปลี่ยนแปลงของความสว่างของดาวฤกษ์ได้
แต่ในการค้นพบบริวารนอกระบบนี้ มาจากทีมวิจัยใช้เครื่องมือ CRIRES+ ที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope (VLT) ของ ESO โดยอาศัยเทคนิคที่เรียกว่า การวัดความเร็วแนวเล็ง (radial velocity method) ซึ่งไม่ได้เป็นการมองไปที่ดาวบริวารโดยตรง แต่เป็นการวิเคราะห์แสงจากดาวแคระน้ำตาล เพื่อตรวจจับการส่าย (wobble) เพียงเล็กน้อยที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวบริวารมวลเท่าดาวพฤหัสบดีที่กำลังดึงดูดขณะกำลังโคจร ซึ่งข้อมูลที่ได้แสดงให้เห็นถึงหลักฐานที่หนักแน่นและสอดคล้องกับพฤติกรรมการมีอยู่ของดาวบริวาร นำมาสู่การค้นพบบริวารนอกระบบที่มีขนาดเท่ากับดาวพฤหัสบดีนี้
นอกเหนือจากความประหลาดใจที่ได้จากการค้นพบวัตถุประเภทใหม่ ๆ แล้ว การตรวจจับดาวบริวารในระบบดาวเคราะห์อื่น ๆ ยังช่วยให้เราเข้าใจว่าการก่อตัวและวิวัฒนาการมีความหลากหลายเพียงใดและเปิดมุมมองให้เห็นว่า กระบวนการก่อตัวและวิวัฒนาการของระบบดาวฤกษ์อื่น ๆ นั้นมีความซับซ้อนและหลากหลายมากกว่าที่ระบบสุริยะของเราเป็น และทำให้เราต้องกลับมาตั้งคำถามกับระบบนิยามการจัดประเภทวัตถุในจักรวาลกันใหม่อีกครั้งอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์
อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS
ที่มาข้อมูล : ESO
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech
