ดาวเคราะห์

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ใหม่ของ NASA แก้ปัญหาดังกล่าวได้ เทคโนโลยีอินฟราเรดของกล้องโทรทรรศน์ช่วยให้มองเห็นวัตถุดาวเคราะห์และลักษณะต่างๆ ที่เคยถูกบดบังด้วยหมอกควัน เมฆ หรือฝุ่นอวกาศ ซึ่งช่วยนักดาราศาสตร์ในการค้นหาดาวเคราะห์และดาราจักรยุคแรก ทีมนักวิจัยใช้ JWST เพื่อสังเกตบรรยากาศของ GJ 1214b โดยวัดความร้อนที่ปล่อยออกมาขณะโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ ผลลัพธ์ของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ในวารสารNatureเมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม พ.ศ. 2566 เป็นครั้งแรกที่มีผู้ตรวจพบแสงที่ปล่อยออกมาโดยตรงจากดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชั้นรองของดาวเนปจูน ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ประเภทหนึ่งที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกแต่เล็กกว่าดาวเนปจูน แม้ว่า GJ 1214b จะร้อนเกินกว่าจะอยู่อาศัยได้ แต่นักวิจัยค้นพบว่าชั้นบรรยากาศน่าจะมีไอน้ำซึ่งอาจเป็นปริมาณมาก และส่วนใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลที่หนักกว่าไฮโดรเจน Eliza Kempton รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ ผู้เขียนนำของการ ศึกษา ธรรมชาติกล่าวว่า การค้นพบของพวกเขาเป็นจุดเปลี่ยนในการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบเนปจูน เช่น GJ 1214b "ฉันพยายามทำความเข้าใจ GJ 1214b มานานกว่าทศวรรษแล้ว" Kempton กล่าว "เมื่อเราได้รับข้อมูลสำหรับ เอกสาร Natureฉบับนี้ เราอาจเห็นแสงจาก ดาวเคราะห์ ดวงนี้หายไปเมื่อไปด้านหลังดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยเห็นมาก่อนสำหรับดาวเคราะห์ดวงนี้หรือดาวเคราะห์ดวงอื่นในระดับเดียวกัน ดังนั้น JWST จึงเป็น ทำตามสัญญาจริงๆ” 'แสงใหม่' ดาวเนปจูนย่อยเป็นดาวเคราะห์ประเภทที่พบมากที่สุดในทางช้างเผือก แม้ว่าจะไม่มีอยู่ในระบบสุริยะของเราก็ตาม แม้ว่าชั้นบรรยากาศของ GJ 1214b จะมืดมัว แต่เคมพ์ตันและผู้ร่วมเขียนของเธอก็พิจารณาว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ยังคงเป็นโอกาสที่ดีที่สุดของพวกเขาในการสังเกตชั้นบรรยากาศของดาวเนปจูนย่อย เนื่องจากมีดาวฤกษ์แม่ที่สว่างแต่มีขนาดเล็ก ใน เอกสาร Natureนักวิจัยวัดแสงอินฟราเรดที่ GJ 1214b ปล่อยออกมาในช่วงเวลาประมาณ 40 ชั่วโมง ซึ่งเป็นเวลาที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ เมื่อกลางวันเปลี่ยนเป็นกลางคืน ปริมาณความร้อนที่เคลื่อนจากด้านหนึ่งไปยังอีกด้านจะขึ้นอยู่กับว่าชั้นบรรยากาศสร้างมาจากอะไร วิธีการวิจัยนี้รู้จักกันในชื่อการสังเกตเส้นโค้งเฟส ซึ่งเป็นการเปิดหน้าต่างใหม่สู่ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ Kempton กล่าวว่า "JWST ทำงานที่ความยาวคลื่นของแสงที่ยาวกว่าหอสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้ ซึ่งช่วยให้เราเข้าถึงความร้อนที่ปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์และช่วยให้เราสร้างแผนที่อุณหภูมิของดาวเคราะห์ได้" Kempton กล่าว "ในที่สุดเราก็ได้เห็น GJ 1214b ในมุมมองใหม่" จากการวัดการเคลื่อนไหวและความผันผวนของความร้อน นักวิจัยระบุว่า GJ 1214b ไม่มีชั้นบรรยากาศที่ถูกครอบงำด้วยไฮโดรเจน ศักยภาพน้ำโลก? คำถามที่ว่า GJ 1214b มีน้ำหรือไม่นั้นทำให้นักดาราศาสตร์สนใจมานานแล้ว การสำรวจก่อนหน้านี้โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA ชี้ให้เห็นว่า GJ 1214b อาจเป็นโลกน้ำ ซึ่งเป็นคำเรียกง่ายๆ สำหรับดาวเคราะห์ใดๆ ที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบจำนวนมาก ข้อมูลล่าสุดของ JWST เผยให้เห็นร่องรอยของน้ำ มีเทน หรือส่วนผสมของทั้งสองอย่าง สารเหล่านี้ตรงกับการดูดกลืนแสงเล็กน้อยในช่วงความยาวคลื่นที่สังเกตโดย JWST จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อระบุองค์ประกอบที่แท้จริงของชั้นบรรยากาศของโลก แต่ Kempton กล่าวว่าหลักฐานยังคงสอดคล้องกับความเป็นไปได้ของน้ำปริมาณมาก "GJ 1214b จากการสังเกตของเรา อาจเป็นโลกแห่งน้ำ" เคมพ์ตันกล่าว "เราคิดว่าเราตรวจจับไอน้ำได้ แต่มันท้าทายเพราะการดูดซับไอน้ำซ้อนทับกับการดูดซับมีเทน เราจึงไม่สามารถพูดได้ 100% ว่าเราตรวจพบไอน้ำและไม่พบมีเทน อย่างไรก็ตาม เราเห็นหลักฐานนี้บนซีกโลกทั้งสองซีกโลก ซึ่งทำให้เรามั่นใจมากขึ้นว่าที่นั่นมีน้ำจริงๆ" สะท้อนผลการวิจัย นักวิจัยได้ค้นพบสิ่งที่น่าประหลาดใจอีกครั้งในการศึกษาของพวกเขา: GJ 1214b สะท้อนแสงได้อย่างไม่น่าเชื่อ ดาวเคราะห์ดวงนี้ไม่ร้อนอย่างที่คิด ซึ่งบอกนักวิจัยว่ามีบางอย่างในชั้นบรรยากาศสะท้อนแสง Kempton กล่าวว่ายังมีพื้นที่อีกมากสำหรับการศึกษาติดตามผล รวมถึงการศึกษาที่พิจารณาอย่างใกล้ชิดเกี่ยวกับละอองลอยระดับสูงที่ก่อตัวเป็นหมอกควันหรืออาจเป็นเมฆในชั้นบรรยากาศของ GJ 1214b ก่อนหน้านี้ นักวิจัยคิดว่ามันอาจเป็นสารสีดำคล้ายเขม่าที่ดูดซับแสง อย่างไรก็ตาม การค้นพบว่าดาวเคราะห์นอกระบบเป็นแบบสะท้อนแสงทำให้เกิดคำถามใหม่ “สิ่งที่ประกอบกันเป็นหมอกควันหรือเมฆนั้นไม่ใช่สิ่งที่เราคาดไว้ มันสว่าง สะท้อนแสง ซึ่งทำให้สับสนและน่าประหลาดใจ” Kempton กล่าว "สิ่งนี้จะชี้ให้เราเห็นการศึกษาเพิ่มเติมมากมายเพื่อพยายามทำความเข้าใจว่าหมอกควันเหล่านั้นคืออะไร"