นักดาราศาสตร์ตรวจพบอนุภาคของคริสตัลควอตซ์ ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ WASP-17b ผ่านการใช้อุปกรณ์บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์
แม้แร่ควอตซ์อาจถูกพบได้โดยทั่วไปบนโลกเรา และดาวเคราะห์หินหรือดวงจันทร์ในระบบสุริยะ แต่นี่ถือเป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบอนุภาคแร่ซิลิกาบนบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ โดยใช้การแยกสเปกตรัมผ่านอุปกรณ์ MIRI ของกล้องเจมส์ เว็บบ์ ที่ศึกษาในช่วงอินฟราเรดกลาง
ดร.เดวิด แกรนต์ หนึ่งในทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยบริสตอล ระบุในแถลงการณ์ว่า “พวกเราตื่นเต้นมาก ข้อมูลจากฮับเบิลบ่งชี้ว่ามันต้องเป็นละอองลอยในชั้นบรรยากาศ WASP-17b แต่เราไม่คิดว่าจะพบควอตซ์เป็นองค์ประกอบ” อันหมายถึงการตรวจพบอนุภาคในบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะครั้งก่อนหน้า ที่มักพบเป็นแร่โอลิวีนกับไพรอกซีน ซึ่งเป็นซิลิเกตแบบแมกนีเซียม ไม่ได้เป็น SiO2 บริสุทธิ์เหมือนแร่ควอตซ์ดั่งการค้นพบนี้
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ WASP-17b อยู่ห่างจากโลกไปราว 1,300 ปีแสง มีปริมาตรมากกว่าดาวพฤหัสบดีถึง 7 เท่า แต่มีมวลเพียงครึ่งหนึ่งของดาวเคราะห์ยักษ์ใหญ่ในระบบสุริยะ ทำให้มันเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่และหนาแน่นน้อยที่สุดดวงหนึ่งในเอกภพ โดยใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์เพียง 3.7 วัน ทำให้เป็นเป้าหมายที่เหมาะสมสำหรับศึกษาด้วยเทคนิคสเปกโทรสโกปี ซึ่งวัดค่าการกระเจิงและบดบังแสงดาวฤกษ์จากบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ
อุปกรณ์ MIRI ของกล้องเจมส์ เว็บบ์ ศึกษาดาวเคราะห์ดวงนี้นานกว่า 10 ชั่วโมง ก่อนพบแสงในช่วงความยาว 8.6 ไมครอน ถูกบดบังไปอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้หากดาวเคราะห์ดวงนี้มีอนุภาคของซิลิเกตแบบแมกนีเซียม หรืออะลูมิเนียมออกไซด์เป็นองค์ประกอบ แต่เป็นหลักฐานสำคัญของการพบละอองคริสตัลควอตซ์ บนชั้นบรรยากาศดาว WASP-17b
แกรนต์อธิบายว่า “ดาว WASP-17b นั้นร้อนมาก และมีความดันในบรรยากาศชั้นบนเพียง 1 ใน 1,000 ของสิ่งที่เราพบบนโลกเท่านั้น ด้วยสภาพแวดล้อมเช่นนี้ คริสตัลควอตซ์สามารถเกิดขึ้นจากแก๊สได้โดยไม่ต้องผ่านกระบวนการควบแน่นเป็นของเหลวเสียก่อน”
การตรวจพบครั้งนี้มาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ที่อยู่ห่างจากโลกไปเพียง 1,500,000 กิโลเมตร แต่สามารถศึกษาผลกระทบของอนุภาคแร่ซิลิกาขนาดเล็กในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ไกล 1,300 ปีแสง ที่กระทำต่อแสงดาวฤกษ์ของมันได้ เป็นการแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของกล้องระดับเรือธงของ NASA และ ESA ซึ่งอาจช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจลักษณะของดาวเคราะห์ก๊าซในเอกภพได้ดียิ่งขึ้น
การค้นพบครั้งนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ DREAM ของทีมภารกิจกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ซึ่งต้องการศึกษาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ 3 ประเภท ได้แก่ ดาวเคราะห์แบบ Hot Jupiter, Warm Neptune, และดาวเคราะห์หิน ซึ่งสองประเภทแรกคือดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่สามารถพบได้ทั่วไปในเอกภพ แต่กลับไม่ปรากฏในระบบสุริยะของเรา
ภาพ: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
อ้างอิง:
