นักดาราศาสตร์ค้นพบสิ่งที่อาจเป็นดวงจันทร์ขนาดเท่าดาวเนปจูนในระบบสุริยะที่ห่างไกล

ด้วยการค้นหาข้อมูลที่เก็บถาวรจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ที่เลิกใช้งานแล้ว นักดาราศาสตร์ได้พบผู้สมัครเอกโซมูนตัวใหม่ที่มีแนวโน้มว่าจะเป็นการค้นพบที่หายากเป็นพิเศษ

จนถึงปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ได้ยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์ 4,884 ดวงนอกระบบสุริยะของเรา และอีก 8,414 ดวงกำลังรอการยืนยัน อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ยังไม่ได้ยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์นอกระบบในวงโคจรรอบดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ น่าแปลกใจเมื่อคุณพิจารณาว่าระบบสุริยะของเรามีดวงจันทร์มากกว่า 175 ดวงเพียงดวงเดียว

ใช่ มีการค้นพบ Exomoons ที่อาจเกิดขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ซึ่งรวมถึง Kepler-1625 bi ที่มีแนวโน้มสูง ซึ่งนักดาราศาสตร์ตรวจพบในปี 2018 พร้อมกับชุดของ exomoons ที่คาดคะเนในปี 2020 ที่การวิเคราะห์อิสระได้ตัดออกไปในภายหลัง (ดูที่นี่และที่นี่ ) . แต่การพบเห็นเหล่านี้ยังคงหายาก ในตอนนี้ เราสามารถเพิ่ม exomoon ใหม่ลงในรายชื่อผู้สมัครที่มีขนาดเล็กมากนี้ได้ ตามที่นักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศในวันนี้ในเอกสาร Nature Astronomy ฉบับใหม่

นักวิทยาศาสตร์เขียนในการศึกษาของพวกเขาว่าทั้ง "ธรรมชาติและหลักฐานสนับสนุนต้องการความสงสัยที่เหมาะสมในเวลานี้" อย่างน่าผิดหวัง บทความนี้ประมาณการว่ามีโอกาส 1% ที่สัญญาณ exomoon ที่สังเกตได้จะเป็นผลบวกที่ผิดพลาด ซึ่งเท่าที่นักวิทยาศาสตร์มีความกังวลก็คือความไม่แน่นอนจำนวนหนึ่งที่ทนไม่ได้

ฉันถาม David Kipping แห่งมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาใหม่ เหตุใดนักดาราศาสตร์จึงพยายามยืนยันการมีอยู่ของดาวเทียมธรรมชาติรอบดาวเคราะห์นอกระบบที่อยู่ห่างไกล “Exomoons” เขาตอบในอีเมล “โดยทั่วไปแล้วคาดว่าจะมีขนาดเล็กและมีสัญญาณผสมกับโฮสต์ดาวเคราะห์ที่ใหญ่กว่า ทำให้พวกเขาท้าทายที่จะคลี่คลาย”

วิธีการตรวจจับการส่งผ่านก็ยุติธรรมที่จะกล่าวได้ว่ามีส่วนรับผิดชอบในเรื่องนี้ นักดาราศาสตร์สามารถระบุดาวเคราะห์นอกระบบได้โดยการวัดการหรี่แสงของดาวที่อยู่ห่างไกลเป็นระยะ ซึ่งเป็นผลมาจากวัตถุที่เคลื่อนผ่านไปข้างหน้าชั่วคราว การสังเกตสัญญาณภายในสัญญาณนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับดวงจันทร์ดวงเล็กๆ เป็นการพิสูจน์ว่าเป็นสิ่งที่ท้าทาย ในเวลาเดียวกัน วิธีการส่งผ่านได้นำไปสู่อคติที่นักดาราศาสตร์ชื่นชอบดาวเคราะห์นอกระบบที่มีคาบการโคจรสั้น (ดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ผ่านหน้าดาวฤกษ์ของพวกมันบ่อยขึ้น ปัญหาคือ ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของพวกมันอาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการจัดงานเอ็กโซมูน

ระบบสุริยะของเราเป็นตัวอย่างที่สำคัญของเรื่องนี้ ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ก๊าซยักษ์และน้ำแข็งนั้นตั้งอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ แต่ถูกล้อมรอบด้วยดวงจันทร์ ด้วยความคิดนี้ Kipping และเพื่อนร่วมงานของเขาจึงตัดสินใจศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีระยะเวลาการโคจรยาวนานโดยหวังว่าจะพบดาวเคราะห์นอกระบบ

ในการทำเช่นนั้น พวกเขาดูข้อมูลที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ผู้ยิ่งใหญ่ผู้ล่วงลับไปแล้ว “กลุ่มตัวอย่างเล็กๆ ของผู้สมัครดาวเคราะห์ระยะยาวถูกค้นพบโดยเคปเลอร์ ซึ่งเป็นโลกที่มีวงโคจรมากกว่าโลกรอบดวงอาทิตย์” นักวิทยาศาสตร์เขียนในการศึกษาของพวกเขา "ดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีในกลุ่มเหล่านี้มีความน่าสนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากการก่อตัวของดาวเทียมถือเป็นผลลัพธ์ตามธรรมชาติของการที่ดาวเคราะห์ดังกล่าวก่อตัวขึ้น"

ทีมสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบก๊าซยักษ์ 70 ดวง ซึ่งทั้งหมดมีคาบการโคจรนานกว่าหนึ่งปี ในจำนวนนี้ มีเพียงคนเดียวที่แสดงสัญญาณที่สอดคล้องกับ exomoon แต่ก็ยังเป็นสัญญาณ เอกโซมูนที่เห็นได้ชัดซึ่งอยู่ห่างจากโลก 5,700 ปีแสง " ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวเช่นเดียวกับดาวเคราะห์นอกระบบ" แต่ "การผ่านหน้าครั้งที่สองนั้นตื้นกว่ามากและทับซ้อนกับการจุ่มหลัก" Kipping บอก Gizmodo

ผู้สมัคร Exomoon ถูกพบร่วมกับ Kepler-1708 b ซึ่งเป็นก๊าซขนาดยักษ์ของดาวพฤหัส ซึ่งโคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ที่ระยะ 1.6 AU (โดยที่ 1 AU คือระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์) ผู้สมัครได้รับเลือกให้เป็น Kepler-1708 bi โดยที่ “i” หมายถึง exomoon ที่ถูกกล่าวหา

น่าประหลาดใจที่ดวงจันทร์ดวงนี้มีขนาดค่อนข้างใหญ่ที่ 2.6 เท่าของโลก เห็นได้ชัดว่าเราไม่มีอะไรแบบนี้ในระบบสุริยะของเรา ดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดคือแกนีมีดของดาวพฤหัสบดี ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าครึ่งโลก การสังเกตนี้ก็น่าสนใจเช่นกันเพราะ Kepler-1625 bi ซึ่งเป็นผู้สมัครรับเลือกตั้ง exomoon ที่พบในปี 2018 ก็มีขนาดใหญ่มากเช่นกัน ดังนั้น "Kepler-1708 bi ร่วมกับ Kepler-1625 bi เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของผู้สมัคร Exomoon ที่มีขนาดใหญ่อย่างไม่คาดคิด ซึ่งสะท้อนถึงความประหลาดใจที่การค้นพบดาวพฤหัสบดีร้อนเกิดขึ้นในช่วงกลางทศวรรษ 1990" นักวิทยาศาสตร์เขียน

ความท้าทายในตอนนี้คือการคิดให้ออกว่าดวงจันทร์ขนาดใหญ่เหล่านี้ก่อตัวอย่างไร และพวกมันเข้ามาตั้งรกรากในวงโคจรรอบก๊าซยักษ์ที่มีระยะเวลายาวนานได้อย่างไร สมมติว่าสิ่งเหล่านี้เป็น exomoons ที่แท้จริงและไม่ใช่การไล่ล่าห่านป่าขนาดมหึมา คำอธิบายในรายงานฉบับใหม่นี้รวมถึงการชนกันของดาวเคราะห์กับดาวเคราะห์ การก่อตัวของดวงจันทร์ภายในจานวงแหวนรอบดาวเคราะห์ที่เป็นก๊าซ หรือการดักจับแรงโน้มถ่วงโดยตรง

คำตอบนั้นไม่ต้องสงสัยเลยว่าจะบอกเราถึงสิ่งใหม่ๆ เกี่ยวกับระบบดาวเคราะห์และการก่อตัวได้อย่างไร แต่อย่างแรกเลย: นักดาราศาสตร์ยังคงต้องยืนยันว่าวัตถุเหล่านี้เป็นดาวเคราะห์นอกระบบ ที่ แท้จริง หวังว่าการสังเกตการณ์ในอนาคตโดยกล้องโทรทรรศน์เวบบ์ ที่เพิ่งเปิดตัว และหอสังเกตการณ์อื่น ๆ ในอนาคตจะให้คำตอบที่จำเป็นมากนี้

เพิ่มเติม : กาแล็กซีของเราอาจจะเต็มไปด้วยเอ็กโซมูนที่อาศัยอยู่ ได้