นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ Rogue Exoplanets กว่า 170 ดวง ซึ่งเป็นกลุ่มดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุด

ความร่วมมือระหว่างประเทศของนักดาราศาสตร์กำลังรายงานการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบระหว่าง 70 ถึง 170 ดวง ซึ่งเป็นความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน

ดาวเคราะห์อันธพาลนั้นน่าขนลุกและลึกลับ ดาวเคราะห์เหล่านี้ลอยอยู่ในอวกาศที่มืดมิดในอวกาศ ดาวเคราะห์เหล่านี้ไม่มีดาวฤกษ์แม่ทัพ ออกจากระบบดาวกำเนิด หรือไม่เคยมีระบบดาวกำเนิดตั้งแต่แรก นักดาราศาสตร์ได้เรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์ที่ลอยอย่างอิสระในช่วงทศวรรษ 1990 แต่คำถามที่ยังไม่มีคำตอบจำนวนมากยังคงอยู่ เช่น สภาพที่พวกมันก่อตัว ขนาดและองค์ประกอบ และความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของพวกมันในดาราจักร

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวันนี้ในNatureกำลังเคลื่อนเข็มไปข้างหน้าในเรื่องดาราศาสตร์เหล่านี้ เนื่องจากทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบมากกว่า 170 ดวงในพื้นที่ใกล้เคียงของทางช้างเผือกที่รู้จักกันในชื่อ Upper Scorpius OB stellar Association (โดย "ใกล้เคียง" เรา ย้อนไปประมาณ 420 ปีแสง) สิ่งนี้ทำให้จำนวนดาวเคราะห์ลอยอิสระที่รู้จักทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ซึ่งเป็นสัญญาณว่าประชากรทั้งหมดของดาวเคราะห์อันธพาลในกาแลคซีของเรามีขนาดใหญ่มาก อันที่จริง จำนวนดาวเคราะห์อันธพาลทั้งหมดที่สงสัยว่าแอบแฝงอยู่ในทางช้างเผือกจะทำให้คาร์ล เซแกนตอนปลายภาคภูมิใจมาก เนื่องจากมีแนวโน้มว่าจะมีจำนวนนับพันล้านและอาจเป็นล้านล้าน

ดาวเคราะห์นอกระบบที่ตรวจพบใหม่นี้ถูกตรวจพบในข้อมูลดาราศาสตร์ที่มีอายุเกือบ 20 ปี รวมถึงการสังเกตการณ์ที่รวบรวมโดยหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป กล้องโทรทรรศน์แคนาดา-ฝรั่งเศส-ฮาวาย กล้องโทรทรรศน์ซูบารุ และดาวเทียมไกอาของอีเอสเอ Hervé Bouy นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบอร์โดซ์และหัวหน้าโครงการ กล่าวว่าข้อมูลที่มีอยู่ในNOIRLab Astro Data Archive เป็น "พื้นฐานในการศึกษาครั้งนี้" ตามที่ เขา อธิบายใน แถลงการณ์ NOIRLab

ในอีเมลฉบับหนึ่ง Núria Miret-Roig นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบอร์โดซ์และผู้เขียนคนแรกของการศึกษาใหม่กล่าวว่างานชิ้นใหม่นี้ครอบคลุม "พื้นที่ขนาดใหญ่มากบนท้องฟ้า" ประมาณ 170 องศาตารางซึ่งใหญ่กว่ามาก แบบสำรวจก่อนหน้า “สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยการรวบรวมภาพทั้งหมดที่มีอยู่ในเอกสารสาธารณะพร้อมกับข้อสังเกตของเราเอง” เธอกล่าว ข้อมูลจำนวนมหาศาล — 80,000 ภาพรวม 100 TB — ต้องการให้ทีม “รวมเครื่องมือทางสถิติที่ทันสมัยเข้ากับเทคนิคการทำเหมืองข้อมูล”

ลักษณะสำคัญของการศึกษาคือเทคนิคที่ใช้ในการจำแนกดาวเคราะห์อันธพาล การตรวจจับดาวเคราะห์ที่ลอยอย่างอิสระเป็นสิ่งที่ท้าทาย เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับดาวฤกษ์แม่ และไม่ชัดเจนในทันทีว่าอยู่ที่ไหนในอวกาศอันกว้างใหญ่ วิธีการดั้งเดิมในการตรวจจับดาวเคราะห์อันธพาล ไมโครเลนส์ ขึ้นอยู่กับการเรียงตัวของโอกาส ระหว่างดาวเคราะห์อันธพาลกับดาวพื้นหลังที่ไม่เกี่ยวข้องกัน ปัญหาของเลนส์ไมโครคือพวกมันมักจะเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นครั้งเดียว และดาวเคราะห์อันธพาลก็ไม่น่าจะมีใครเห็นอีกเลย การไม่สามารถศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบเป็นระยะเวลานานแสดงถึงข้อจำกัดอย่างใหญ่หลวง

แง่มุมที่น่าตื่นเต้นของการศึกษาใหม่นี้คือสามารถศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบที่ตรวจพบใหม่ได้ในอนาคต Miret-Roig และเพื่อนร่วมงานของเธอทำงานภายใต้สมมติฐานว่าดาวเคราะห์อันธพาลบางดวงที่ก่อตัวขึ้นเมื่อไม่กี่ล้านปีก่อนยังคงร้อนจัด และสามารถตรวจจับได้โดยตรงด้วยกล้องโทรทรรศน์ สำหรับการศึกษานี้ ทีมงานได้วิเคราะห์ภาพมุมกว้างกว่า 80,000 ภาพ โดยวัดแสงในช่วงความยาวคลื่นแสงและอินฟราเรดใกล้ ทีมงานยังได้วัดการเคลื่อนที่เล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดจากวัตถุ ซึ่งพวกเขาทำเพื่อยืนยันอีกครั้งเมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนตัวไปมาในอวกาศโดยไม่มีโฮสต์

มีการระบุผู้สมัครมากถึง 3,455 ราย ซึ่งวัตถุขนาด 70 ถึง 170 ดวงของดาวพฤหัสบดีถือเป็นดาวเคราะห์นอกระบบอันธพาลที่แท้จริง นักดาราศาสตร์ไม่สามารถระบุจำนวนที่แน่นอนได้เนื่องจากความไม่แน่นอนที่เกี่ยวข้องกับอายุของภูมิภาคและมวลของวัตถุ

“เราสามารถอนุมานมวลแต่ละส่วนได้โดยการเปรียบเทียบความสว่างของดาวเคราะห์แต่ละดวงกับแบบจำลองทางทฤษฎี ปัญหาหลักคือดาวเคราะห์จะค่อนข้างสว่างเมื่อพวกมันยังเล็ก และพวกมันจะค่อยๆ จางหายไปตามกาลเวลา” Miret-Roig อธิบาย “ถ้าอย่างนั้น หากไม่ทราบอายุของดาวเคราะห์อย่างแน่ชัด ซึ่งเป็นกรณีตัวอย่างของเรา ก็ยากที่จะแยกดาวเคราะห์มวลมากเก่าออกจากดาวเคราะห์อายุน้อยแต่มวลน้อยกว่า”

มีการวางแผนการศึกษาติดตามผลเพื่อวัดอายุและมวลที่แม่นยำของดาวเคราะห์นอกระบบที่สันนิษฐานไว้ก่อนเหล่านี้ เช่นเดียวกับ การสังเกตการณ์ทางสเปกโตรสโกปีเพื่อ "กำหนดคุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ เช่น อุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพและองค์ประกอบ" เธอกล่าว หอสังเกตการณ์ในอนาคต เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเวบบ์ที่กำลังจะมีขึ้น กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (ELT) และหอดูดาว Vera C. Rubin สามารถตรวจสอบผลลัพธ์เหล่านี้เพิ่มเติมได้

อีกแง่มุมที่น่าตื่นเต้นของการศึกษาครั้งนี้คือสิ่งที่บอกเราเกี่ยวกับสภาวะที่ดาวเคราะห์อันธพาลก่อตัวขึ้น สอง ทฤษฎี นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่ออธิบาย ว่าดาวเคราะห์เช่นนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร พวกมันก่อตัวจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบๆ ดาวฤกษ์แม่ จากนั้นจึงถูกบูทออกสู่อวกาศระหว่างดวงดาว หรือเกิดจากการยุบตัวของเมฆก๊าซที่มีขนาดเล็กเกินกว่าจะก่อตัวเป็นดาวได้

Miret-Roig กล่าวว่าจำนวนวัตถุเร่ร่อนทั้งหมดที่สังเกตพบในการศึกษาครั้งใหม่นี้ “เกินจำนวนดาวเคราะห์ที่ลอยอิสระอย่างที่คาดไว้ หากพวกมันก่อตัวเป็นดาวฤกษ์จากการล่มสลายของเมฆโมเลกุลขนาดเล็กเท่านั้น ซึ่งบ่งชี้ว่าต้องมีกลไกอื่นๆ เกิดขึ้น” ด้วย​เหตุ​นั้น นัก​ดาราศาสตร์ “จึง​กล่าว​ได้​ว่า​กลไก​ทั้ง​สอง​อย่าง​ต้อง​ทำ​งาน และ​การ​ผลัก​ออก​สู่​ประชากร​ขั้น​สุด​ท้าย​ต้อง​มี​นัย​สำคัญ.”

เนื่องจากทั้งสองกระบวนการมีแนวโน้มว่าจะเกิดดาวเคราะห์อันธพาลจำนวนรวมของดาวเคราะห์อันธพาลควรมีจำนวนมาก เหมือนคาร์ล เซแกน มโหฬาร ขอบคุณการศึกษาติดตามผลที่กำลังจะเกิดขึ้นและกล้องโทรทรรศน์ในอนาคต เราควรคาดหวังที่จะเรียนรู้มากขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

เพิ่มเติม : ดาวเคราะห์อันธพาลสามารถก่อตัวได้โดยไม่มีดาวฤกษ์ แม่