ดาวลาวาเปียก: ทรงตัวในอวกาศได้อย่างไร?

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดของดาวเคราะห์หินที่มีชั้นบรรยากาศนอกระบบสุริยะ ท้าทายความเชื่อเดิมที่ว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในระยะใกล้ไม่สามารถรักษาก๊าซหนาไว้ได้

TOI-561 b โคจรรอบดาวฤกษ์อายุ 1 หมื่นล้านปี ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 280 ปีแสง และมีมหาสมุทรแมกมาขนาดใหญ่ ทีมวิจัยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของ NASA ตรวจสอบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะซูเปอร์เอิร์ทร้อนจัด และพบหลักฐานบ่งชี้ว่ามันถูกล้อมรอบด้วยชั้นบรรยากาศหนา การค้นพบใหม่นี้อธิบายถึงความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติของดาวเคราะห์ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโลกหินนอกขอบเขตของระบบสุริยะของเราได้ดีขึ้น

โลกที่แปลกประหลาดนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2020 และเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ชนิด G โบราณมากที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์อย่างน้อยสามดวง แม้ว่าดาวฤกษ์จะมีขนาดเล็กกว่าและเย็นกว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย แต่ TOI-561 b โคจรใกล้กับดาวฤกษ์มาก (น้อยกว่าหนึ่งล้านไมล์) จนมีแนวโน้มว่าจะถูกล็อกด้วยแรงไทดัล เมื่อมันโคจรรอบดาวฤกษ์ครบใน 11 ชั่วโมง ด้านหนึ่งของดาวเคราะห์จึงหันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์อย่างถาวร

Johanna Teske นักวิทยาศาสตร์ประจำห้องปฏิบัติการ Earth and Planets ของ Carnegie Science และผู้เขียนนำของ รายงาน ที่ตีพิมพ์ใน The Astrophysical Journal Letters กล่าวใน แถลงการณ์ ว่า “สิ่งที่ทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้แตกต่างอย่างแท้จริงคือความหนาแน่นที่ต่ำผิดปกติของมัน” “มันไม่ใช่ซูเปอร์พัฟ แต่มีความหนาแน่นน้อยกว่าที่คุณคาดหวังหากมันมีองค์ประกอบคล้ายโลก”

การที่มันอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์มากจะทำให้เกิดอุณหภูมิที่ร้อนจัด เกินกว่าที่จะรักษาสภาพของชั้นบรรยากาศไว้ได้ รังสีจากดาวฤกษ์จะทำให้ก๊าซในชั้นบรรยากาศหนีออกไปในอวกาศ อย่างไรก็ตาม ความหนาแน่นที่ต่ำของดาวเคราะห์บ่งชี้ว่ามันไม่ใช่โลกหินบริสุทธิ์

ทีมงานนักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่นี้ตั้งเป้าที่จะทำความเข้าใจว่า TOI-561 b เป็นแค่หินเปลือยเปล่าหรือลาวา หรือมีอะไรอื่นแอบแฝงอยู่ นักวิทยาศาสตร์ใช้ NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) ของ Webb เพื่อวัดอุณหภูมิด้านกลางวันของดาวเคราะห์ (ด้านของดาวเคราะห์ที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์) โดยพิจารณาจากความสว่างใกล้อินฟราเรด

หาก TOI-561 b ไม่มีชั้นบรรยากาศที่จะนำความร้อนจากด้านกลางวันไปยังด้านกลางคืน อุณหภูมิบนด้านที่หันหน้าเข้าหาดาวฤกษ์ของดาวเคราะห์ควรจะเข้าใกล้ 4,900 องศาฟาเรนไฮต์ (2,700 องศาเซลเซียส) อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ของ Webb บอกเล่าเรื่องราวที่แตกต่างออกไป โดยเผยให้เห็นว่าด้านกลางวันของดาวเคราะห์มีอุณหภูมิใกล้เคียงกับ 3,200 องศาฟาเรนไฮต์ (1,800 องศาเซลเซียส) ซึ่งยังคงร้อนอยู่มาก แต่ไม่เพียงพอที่จะอธิบายถึงการไม่มีชั้นบรรยากาศ

ทีมงานได้สำรวจคำอธิบายอื่นๆ แต่ไม่มีคำอธิบายใดที่ได้ผลดีเท่าที่ควร หากไม่มีชั้นบรรยากาศ ด้านกลางคืนของดาวเคราะห์น่าจะเป็นของแข็ง ซึ่งจะป้องกันการถ่ายเทความร้อนจากด้านกลางวัน มหาสมุทรแมกมาของดาวเคราะห์อาจมีส่วนร่วมด้วยหากมีชั้นไอหินบางๆ บนพื้นผิว แต่ผลกระทบในการระบายความร้อนจะน้อยที่สุด Anjali Piette นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม สหราชอาณาจักร และผู้ร่วมเขียนรายงานการศึกษากล่าวในแถลงการณ์ว่า “เราต้องการชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยสารระเหยอย่างหนาแน่นเพื่ออธิบายการสังเกตการณ์ทั้งหมด”

แม้ว่าการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศบน TOI-561 b อาจเป็นคำอธิบายเดียวที่เป็นไปได้ แต่ก็ยังคงเป็นปริศนาว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่ได้รับรังสีจำนวนมากจากดาวฤกษ์สามารถรักษาก๊าซหนาไว้ได้อย่างไร นักวิจัยเชื่อว่าคำตอบอาจอยู่ในมหาสมุทรแมกมาของดาวเคราะห์

Tim Lichtenberg นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Groningen ในเนเธอร์แลนด์และผู้ร่วมเขียนรายงานการศึกษากล่าวในแถลงการณ์ว่า “เราคิดว่ามีความสมดุลระหว่างมหาสมุทรแมกมาและชั้นบรรยากาศ” “ในเวลาเดียวกันกับที่ก๊าซกำลังออกมาจากดาวเคราะห์เพื่อป้อนชั้นบรรยากาศ มหาสมุทรแมกมาก็ดูดพวกมันกลับเข้าไปในภายใน”

เขาเสริมว่า “ดาวเคราะห์ดวงนี้ต้องอุดมไปด้วยสารระเหยมากกว่าโลกมากเพื่ออธิบายการสังเกตการณ์” “มันเหมือนกับดาวลาวาเปียกจริงๆ”

ดาวลาวาเปียก: ทรงตัวในอวกาศได้อย่างไร?

การค้นพบนี้กระตุ้นคำถามสำคัญเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการดำรงอยู่ของดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การที่ ดาวลาวาเปียก อย่าง TOI-561 b สามารถรักษาสภาพของชั้นบรรยากาศไว้ได้ ท้าทายความเข้าใจเดิมเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์

ทำไมดาวลาวาเปียก ถึงน่าสนใจ?

ดาวลาวาเปียก อย่าง TOI-561 b เปิดหน้าต่างใหม่สู่การศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ การทำความเข้าใจกลไกที่ทำให้ดาวเคราะห์ดวงนี้รักษาสภาพของชั้นบรรยากาศไว้ได้ อาจนำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกอื่นๆ อีกมากมายในจักรวาล

การวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติมจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์และเครื่องมืออื่นๆ อาจเผยให้เห็นองค์ประกอบที่แท้จริงของชั้นบรรยากาศของ TOI-561 b และให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพลวัตระหว่างมหาสมุทรแมกมาและชั้นบรรยากาศ

การค้นพบนี้เป็นเครื่องเตือนใจว่าเอกภพยังคงเต็มไปด้วยความประหลาดใจ และการสำรวจอย่างต่อเนื่องของเราจะนำไปสู่ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์

ที่มา – This ‘Wet Lava Ball’ in Space Somehow Clings to an Atmosphere