มนุษยชาติกำลังประสบกับการปฏิวัติในดาราศาสตร์ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้เราได้อาศัยสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่นแสง) เพื่อทำการค้นพบจากสนามหลังบ้านของระบบสุริยะของเราไปยังจุดที่ไกลที่สุดของจักรวาลโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ ตอนนี้ด้วยการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรกในประวัติศาสตร์เมื่อวันที่ 14 กันยายน 2015 จักรวาลใหม่ทั้งหมดกำลังรอเราอยู่ซึ่งเราสามารถวิเคราะห์การกระเพื่อมของกาลอวกาศที่ซัดทับเราจากการชนกันของหลุมดำและอาจเป็นโลกของมนุษย์ต่างดาวในขณะที่พวกมันโคจร ดวงดาวที่ห่างไกล
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันที่ 8 กรกฎาคม 2019 ในNature Astronomy นักวิจัยกลุ่มหนึ่งได้สำรวจความเป็นไปได้ในการเปิดเผยดาวเคราะห์นอกระบบหรือดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งจะยังคงมองไม่เห็นด้วยเทคนิคทางดาราศาสตร์แบบดั้งเดิม
"เราได้นำเสนอวิธีการที่ใช้คลื่นความโน้มถ่วงเพื่อค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรไบนารีดาวแคระขาวเป็น" นิโคลา Tamanini ของสถาบันมักซ์พลังค์ความโน้มถ่วงฟิสิกส์ (Albert Einstein สถาบัน / AEI) ในพอทสดัเยอรมนีกล่าวในการแถลง
จนถึงขณะนี้คลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการชนกันครั้งใหญ่ในจักรวาลลึกได้รับการตรวจพบโดยหอดูดาวสองแห่งคือLaser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) ในสหรัฐอเมริกาซึ่งใช้เครื่องตรวจจับสองเครื่องในวอชิงตันและลุยเซียนาและเครื่องตรวจจับสัญญาณราศีกันย์ใกล้เมืองปิซา อิตาลี. ทั้งสองโครงการใช้อาคารรูปตัว L ซึ่งเป็นที่ตั้งของอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบเลเซอร์ขั้นสูงที่สามารถตรวจจับความผันผวนของระยะทางในแต่ละนาทีเมื่อคลื่นความโน้มถ่วงซัดผ่านโลก LIGO เป็นคนแรกที่ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งเป็นทฤษฎีของ Einsteinเมื่อกว่าศตวรรษที่แล้วและตอนนี้ทั้ง LIGO และ Virgo ทำงานร่วมกันเพื่อทำการตรวจจับหลุมดำและการชนกันของดาวนิวตรอนเป็นประจำ
ในปี 2560 มีการมาถึงเหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์อีกครั้งเมื่อตรวจพบทั้งคลื่นความโน้มถ่วงและรังสีแกมมาในเวลาเดียวกันเมื่อดาวนิวตรอนสองดวงชนกันในกาแลคซีที่อยู่ห่างออกไป 130 ปีแสง งานนี้เปิดตัว "ดาราศาสตร์หลายผู้โดยสาร" ยุคใหม่ที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถระบุตำแหน่งของเหตุการณ์เข้าใจกลไกทางกายภาพที่อยู่เบื้องหลังการระเบิดของรังสีแกมมาในระยะสั้นยืนยันว่าดาวนิวตรอนที่ชนกันเป็นตัวการและให้ภาพที่ใกล้ชิดกับนิวเคลียร์ กระบวนการผลิตธาตุหนัก (เช่นทองคำและทองคำขาว) ในจักรวาล
การเปิดตัวเครื่องตรวจจับสู่อวกาศ
ด้วยความก้าวหน้าที่เหลือเชื่อเหล่านี้ซึ่งอำนวยความสะดวกด้วยความสามารถใหม่ของเราในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงอนาคตจะเป็นอย่างไร? ทำไมไม่เปิดหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงขึ้นสู่อวกาศ! ตามที่กล่าวไว้ในการศึกษาดาราศาสตร์ธรรมชาติLaser Interferometer Space Antenna (LISA) ที่วางแผนไว้จะทำเช่นนั้นและความไวสูงสุดของมันจะทำให้เรามองเห็นเป้าหมายของจักรวาลที่ซ่อนตัวอยู่ในความมืดในปัจจุบัน หนึ่งในเป้าหมายเหล่านี้จะเป็นระบบดาวแคระขาวแบบไบนารีที่อาจมาพร้อมกับดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรอยู่ (ที่มีมวล 50 มวลโลกขึ้นไป) ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้โดยใช้เทคนิคการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบในปัจจุบัน ตามทฤษฎีแล้ว LISA จะไวต่อคลื่นความโน้มถ่วงที่มาจากไบนารีของดาวแคระขาวทั่วทั้งกาแลคซีของเรา
"LISA จะวัดคลื่นความโน้มถ่วงจากไบนารีของดาวแคระขาวหลายพันชนิด" ทามานินีกล่าว "เมื่อดาวเคราะห์โคจรรอบดาวแคระขาวคู่ดังกล่าวรูปแบบคลื่นความโน้มถ่วงที่สังเกตได้จะมีลักษณะแตกต่างกันไปเมื่อเทียบกับรูปแบบไบนารีที่ไม่มีดาวเคราะห์การเปลี่ยนแปลงลักษณะเฉพาะของรูปคลื่นความโน้มถ่วงนี้จะทำให้เราค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบได้"
ดาวแคระขาวเป็นซากศพของดาวฤกษ์ที่มีลักษณะคล้ายดวงอาทิตย์ซึ่งหมดเชื้อเพลิงและเสียชีวิตไปนานแล้ว ดวงอาทิตย์ของเราจะหมดเชื้อเพลิงใน 5 พันล้านปีหรือมากกว่านั้นซึ่งจะทำให้มันพองตัวเป็นดาวยักษ์แดง หลังจากระยะดาวยักษ์แดงแล้วดาวจะหลั่งพลาสมาร้อนออกเป็นชั้น ๆ สร้างสิ่งที่เรียกว่าเนบิวลาดาวเคราะห์ออกจากวัตถุที่หมุนวนขนาดเล็กประมาณเท่าโลกเมื่อตื่นขึ้นมา จากนั้นวัตถุที่หนาแน่นนี้จะถูกบดขยี้ภายใต้แรงโน้มถ่วงอันยิ่งใหญ่ของมันเองทำให้เกิดสสารที่เสื่อมสภาพ
ดาวแคระขาวได้รับการศึกษาอย่างดีและเป็นตัวแทนของช่วงสุดท้ายที่ตายแล้วของชีวิตดวงอาทิตย์ของเรา แต่พวกมันก็อาจเป็นวัตถุล้ำค่าในการแสวงหาโลกใหม่ที่อยู่ไกลเกินกว่าระบบสุริยะ
ตัวอย่างเช่นถ้าดาวแคระขาวสองดวงโคจรรอบกันเป็นระบบเลขฐานสองการรบกวนจากแรงโน้มถ่วงที่พวกเขาสร้างขึ้นจะทำหน้าที่เหมือนของเล่นของเด็กที่กำลังหมุนอยู่ในสระว่ายน้ำระลอกคลื่นในกาลอวกาศจะแพร่กระจายไปทุกทิศทางโดยนำพาพลังงานออกไปจากดวงดาวที่โคจรอยู่ที่ ความเร็วของแสง เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในปัจจุบันสามารถวัดการปะทะกันของจักรวาลที่ทรงพลังที่สุดเท่านั้น แต่ด้วย LISA เหตุการณ์ที่ละเอียดอ่อนยิ่งกว่าเหล่านี้ซึ่งก่อให้เกิดสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่อ่อนแอกว่าจะอยู่ไม่ไกล
โลกของมนุษย์ต่างดาวที่ซ่อนอยู่
ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ใช้วิธีหลัก 2 วิธีในการตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบที่โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นนั่นคือ "วิธีความเร็วตามแนวรัศมี" ซึ่งใช้สเปกโตรมิเตอร์ที่มีความไวสูงซึ่งติดมากับกล้องโทรทรรศน์ที่สามารถตรวจจับการเลื่อนของ Doppler ที่เกิดจากดาวเคราะห์นอกระบบโคจรและ "วิธีการเคลื่อนที่" ซึ่ง NASA กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ (และอื่น ๆ ) ใช้ตรวจจับความสว่างของดาวที่ลดลงเล็กน้อยเมื่อโลกโคจรอยู่ข้างหน้า
แม้ว่าจะมีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบมากกว่า 4,000 ดวงโดยใช้วิธีการทั้งสองนี้เป็นหลัก แต่ดาวเคราะห์นอกระบบบางดวงก็ยังคงถูกซ่อนอยู่และในกรณีของดาวแคระขาวแบบไบนารีเราไม่ค่อยรู้ว่าพวกมันสามารถโฮสต์ดาวเคราะห์นอกระบบได้หรือไม่ แต่ถ้า LISA สามารถวัดระลอกคลื่นในอวกาศที่เล็ดลอดออกมาจากระบบเหล่านี้ได้ก็อาจตรวจจับการดึงของดาวเคราะห์นอกระบบเล็กน้อยขณะโคจรในลักษณะเดียวกับที่วิธีความเร็วตามแนวรัศมีจะวัดการเลื่อน Doppler ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้คลื่นความโน้มถ่วงเท่านั้น แทน.
LISA เป็นโครงการที่นำโดย European Space Agency และปัจจุบันมีกำหนดจะเปิดตัวในปี 2034 ประกอบด้วยยานอวกาศสามลำที่บินอยู่ในรูปแบบพวกมันจะยิงเลเซอร์ที่มีความแม่นยำสูงซึ่งกันและกันเพื่อสร้างอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เลเซอร์สามเหลี่ยมด้านเท่าขนาดใหญ่โดยแต่ละยานจะคั่นด้วย 1.5 ล้านไมล์ (2.5 ล้านกิโลเมตร) ดังนั้น LISA จะเป็นอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่าสิ่งที่เรามีหรือเคยมีอยู่บนโลกถึงล้านเท่า
"LISA กำลังกำหนดเป้าหมายไปยังประชากรนอกระบบที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์" Tamanini กล่าวเสริม "จากมุมมองทางทฤษฎีไม่มีสิ่งใดขัดขวางการปรากฏตัวของดาวเคราะห์นอกระบบรอบ ๆ ดาวแคระขาวขนาดกะทัดรัด"
หากพบว่าระบบดาวแคระขาวแบบไบนารีเหล่านี้มีดาวเคราะห์นอกระบบเช่นกันพวกมันจะช่วยให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าระบบดาวอย่างเรามีวิวัฒนาการอย่างไรและดาวเคราะห์จะอยู่รอดได้หรือไม่หลังจากที่ระบบดาวคู่ของพวกมันหมดเชื้อเพลิงและตายไปแล้ว นักวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าพวกเขายังสามารถเปิดเผยได้ว่ามีดาวเคราะห์นอกระบบรุ่นที่สอง (เช่นดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้นหลังช่วงดาวยักษ์แดง) หรือไม่
นอกเหนือจากการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์นอกระบบแล้วความเป็นไปได้ยังไม่มีที่สิ้นสุด หากมีสิ่งหนึ่งที่ "ยุคใหม่" ของดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงในปัจจุบันได้สอนเราแล้วหอสังเกตการณ์อวกาศในอนาคตเช่น LISA สามารถเปิดเผยปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในความมืดที่เราไม่เคยคิดว่าจะได้เห็น
ตอนนี้น่าสนใจ
อยู่ห่างจากโลกประมาณ 1,600 ปีแสงในระบบดาวคู่ที่เรียกว่า J0806 ดาวแคระขาวหนาแน่น 2 ดวงโคจรรอบกันทุกๆ 321 วินาที จากข้อมูลของหอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์จันทรานักดาราศาสตร์เชื่อว่าคาบการโคจรที่สั้นมากของดาวฤกษ์จะสั้นลงเรื่อย ๆ ซึ่งจะทำให้ดาวทั้งสองรวมกันในที่สุด
