นักดาราศาสตร์พบว่าระบบดาว HD110067 ที่อยู่ห่างจากโลกไปราว 100 ปีแสง ประกอบด้วยดาวเคราะห์โคจรอยู่ไม่น้อยกว่า 6 ดวง ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อย่างสัมพันธ์กัน และแทบไม่ถูกรบกวนหรือเปลี่ยนแปลงไปนับตั้งแต่การก่อตัวขึ้นมาเมื่อหลายพันล้านปีที่แล้ว
ระบบดาวดังกล่าวถูกตรวจพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกเมื่อปี 2020 โดยกล้อง Transiting Exoplanet Survey Satellite หรือ TESS ของ NASA ที่พบหลักฐานของดาวเคราะห์โคจรอยู่ 2 ดวง จากการตรวจดูแสงของดาวฤกษ์ที่หรี่ลงไปเนื่องจากการเคลื่อนที่ตัดผ่านหน้าของดาวเคราะห์เหล่านี้
แม้จะมีการสำรวจเพิ่มเติมในปี 2022 และข้อมูลจากกล้อง TESS ยืนยันว่ามีดาวเคราะห์ไม่น้อยกว่า 2 ดวง แต่ยังมีความเป็นไปได้ที่อาจพบดาวเคราะห์มากกว่านี้ ทำให้ ราฟาเอล ลูเก จากมหาวิทยาลัยชิคาโก ลองใช้กล้อง CHaracterising ExOPlanet Satellite หรือ CHEOPS ขององค์การอวกาศยุโรป หรือ ESA เพื่อศึกษาการหรี่แสงของดาวฤกษ์เพิ่มเติม โดยไม่ต้องกังวลเรื่องระยะเวลาการสำรวจที่จำกัดของกล้อง TESS
จากจุดนี้ ทีมของลูเกได้ค้นพบดาวเคราะห์ดวงที่ 3 ในระบบดาว HD110067 แต่สิ่งที่น่าสนใจคือคาบการโคจรของดาวเคราะห์ทั้งสามดวง เนื่องจากดวงในสุดใช้เวลา 9.114 วันเพื่อโคจรรอบดาวฤกษ์ ดวงถัดมาใช้เวลา 13.673 วัน และดวงนอกสุดใช้เวลา 20.519 วัน ซึ่งคาบการโคจรของแต่ละดวงนั้นเพิ่มขึ้นมาทีละ 1.5 เท่าอย่างเกือบพอดี
นั่นคือดาวเคราะห์เหล่านี้มีการสั่นพ้องของวงโคจร หรือ Orbital Resonance เป็นอัตราส่วน 3:2 หรือเมื่อดาวเคราะห์ดวงในสุดโคจรครบ 2 รอบ ดวงถัดมาจะโคจรรอบดาวฤกษ์ครบ 3 รอบ และทำให้ทีมวิจัยนำข้อมูลดังกล่าวไปสร้างโมเดลว่าคาบการโคจรอย่างเสถียรของดาวเคราะห์ดวงอื่นจะเป็นอย่างไร ก่อนนำไปสำรวจกับข้อมูลจากกล้อง CHEOPS จนนำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์ e, f, และ g ในวงนอกเพิ่มเติมอีกสามดวง
ลูเกระบุว่า “กล้อง CHEOPS ทำให้เราได้ข้อมูลการสั่นพ้องของวงโคจร ที่ช่วยให้เราทำนายตำแหน่งของดาวเคราะห์ดวงอื่น ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้เลยหากไม่มีข้อมูลจากกล้องตัวนี้”
ดาวเคราะห์ b, c, d, และ e มีอัตราส่วนคาบการโคจรระหว่างกันที่ 3:2 ส่วนดาวเคราะห์ f และ g มีอัตราส่วนที่ 4:3 และทำให้ดาวเคราะห์ดวงในสุด (b) มีอัตราส่วนต่อดวงนอกสุด (g) ที่ 6:1 หรือในทุกครั้งที่ดาวเคราะห์ g โคจรรอบดาวฤกษ์ครบ 1 รอบ ดาวเคราะห์ b จะโคจรไปแล้ว 6 รอบ
การสั่นพ้องของวงโคจรช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาย้อนไปถึงการก่อกำเนิด และวิวัฒนาการของระบบดาวแห่งนี้ เพราะระบบดาวส่วนมากมักก่อตัวขึ้นมาโดยมีคาบการโคจรที่สัมพันธ์กัน จากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่ดึงระหว่างกัน แต่เมื่อเวลาผ่านไป ผลกระทบจากความปั่นป่วนในระบบดาว เช่น การพุ่งชนของวัตถุต่างๆ หรือมีดาวฤกษ์พเนจรเคลื่อนตัดผ่าน สามารถทำให้คาบการโคจรของดาวเคราะห์ถูกรบกวนแปรเปลี่ยนไปได้ นั่นทำให้ระบบดาวหลายแห่งไม่มีความสอดคล้องแบบนี้หลงเหลืออยู่ในปัจจุบัน
“เราคิดว่ามีระบบดาวแค่ 1% ที่ยังมีการสั่นพ้องของวงโคจรอยู่” คือคำอธิบายของลูเกที่เปิดเผยผ่านเว็บไซต์ทางการของ ESA ว่าระบบดาวแห่งนี้มีความพิเศษอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาต่อ “มันคือตัวอย่างบริสุทธิ์ของระบบดาวที่รอดพ้นมาได้อย่างไม่ถูกรบกวนใดๆ”
ด้วยระยะห่างจากโลกเพียง 100 ปีแสง ระบบดาว HD110067 ถือเป็นเป้าหมายสำคัญที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ จะศึกษาต่อในอนาคต สำหรับการตรวจดูบรรยากาศของดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่าดาวเนปจูนทั้ง 6 ดวง เพื่อให้นักดาราศาสตร์เข้าใจถึงความหลากหลายของดาวเคราะห์ในเอกภพ และองค์ประกอบของระบบดาวที่แทบไม่ถูกรบกวนจากปรากฏการณ์ใดๆ แห่งนี้
แม้การค้นพบระบบดาวครั้งนี้ยังไม่นำไปสู่การตรวจเจอร่องรอยของสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงอื่นนอกจากโลก แต่นักดาราศาสตร์ก็ยังสนใจในความพิเศษของระบบดาว HD110067 ที่อาจเป็น ‘ตัวแปรควบคุม’ สำหรับการศึกษาวิวัฒนาการของระบบดาวต่างๆ รวมถึงระบบสุริยะของเราได้ในอนาคตข้างหน้า
ในปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ได้ยืนยันการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบแล้ว 5,550 ดวง ในระบบดาว 4,135 แห่ง โดยยังมีอีก 10,009 ดวงที่รอการตรวจสอบข้อมูลเพิ่มเติม และอาจมีอีกหลายล้านล้านดวงที่กระจายตัวอยู่ทั่วเอกภพ ซึ่งยังรอการตรวจพบโดยกล้องโทรทรรศน์และนักดาราศาสตร์ในอนาคต
ภาพ: NASA / Daniel Rutter
อ้างอิง:
- https://www.nature.com/articles/s41586-023-06692-3
- https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Cheops/ESA_s_Cheops_helps_unlock_rare_six-planet_system
- https://exoplanets.nasa.gov/
