TOI-1752 มีดาวเคราะห์ยืนยันแล้ว 2 ดวง: โลกหนึ่งร้อนระอุ อีกโลกอยู่ในเขตเอื้อชีวิตแบบมีเงื่อนไข

ระบบดาวเคราะห์ TOI-1752 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 337 ปีแสง ได้รับการยืนยันว่าเป็นระบบที่มีดาวเคราะห์ 2 ดวงโคจรรอบดาวแคระแดงชนิด M1V ดาวเคราะห์วงในคือ TOI-1752 b โลกขนาดซูเปอร์เอิร์ธที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในเวลาไม่ถึง 1 วัน จึงมีสภาพแวดล้อมร้อนจัดจนถูกเรียกว่าเป็นผู้สมัคร “โลกลา”วา” ส่วนดาวเคราะห์วงนอก TOI-1752 c เป็นซับเนปจูนขนาดใหญ่กว่า มีคาบโคจร 32.7 วัน และอยู่ในบริเวณที่จัดอยู่ในเขตเอื้อชีวิตเชิงมองโลกในแง่ดี 9111213

อย่างไรก็ตาม คำว่า เขตเอื้อชีวิต หมายถึงเพียงช่วงระยะห่างจากดาวฤกษ์ที่อาจได้รับพลังงานเหมาะสมต่อการมีน้ำในสถานะของเหลว หากมีเงื่อนไขด้านบรรยากาศที่เหมาะสม ไม่ได้ยืนยันว่าดาวเคราะห์มีน้ำ บรรยากาศที่เหมาะกับสิ่งมีชีวิต พื้นผิวแข็ง หรือมีชีวิตอยู่จริง

TESS และ MuSCAT2 ช่วยยืนยันดาวเคราะห์ได้อย่างไร

ดาวเทียม TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ของ NASA ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบด้วยวิธีตรวจจับการลดลงซ้ำ ๆ ของความสว่างดาวฤกษ์ เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวหรือเกิดการทรานซิต สัญญาณดังกล่าวใช้ค้นหาผู้สมัครได้ แต่ยังอาจเกิดจากปรากฏการณ์อื่น เช่น ดาวคู่ที่โคจรบังกัน จึงต้องมีการสังเกตการณ์เพิ่มเติมเพื่อยืนยัน 1

งานวิจัยที่นำโดยสถาบันดาราศาสตร์อันดาลูเซีย หรือ IAA-CSIC ผสานข้อมูลจาก TESS กับการสังเกตการณ์จากภาคพื้นดิน โดยมีข้อมูลการวัดแสงหลายสีจากเครื่องมือ MuSCAT2 ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ Telescopio Carlos Sánchez ที่หอดูดาวเตย์เดในเตเนริเฟ ประเทศสเปน การวัดแสงหลายสีช่วยตรวจสอบว่าสัญญาณการลดความสว่างมีพฤติกรรมสอดคล้องกับการที่ดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวเป้าหมายหรือไม่ 1112

ผลการวิเคราะห์ทำให้ทั้ง TOI-1752 b และ TOI-1752 c ได้รับการยืนยันว่าเป็นดาวเคราะห์จริง งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society รายงานค่ารัศมีและคาบโคจรของดาวเคราะห์ทั้งสองดวงอย่างละเอียด 1213

TOI-1752 b: ซูเปอร์เอิร์ธที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในเวลาไม่ถึงวัน

TOI-1752 b มีรัศมีประมาณ 1.69 เท่าของโลก และใช้เวลาโคจรรอบดาวฤกษ์เพียงประมาณ 0.94 วัน หรือไม่ถึง 24 ชั่วโมง โดยฐานข้อมูลดาวเคราะห์นอกระบบของ NASA จัดให้เป็นดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาวที่ได้รับการยืนยันแล้ว 5

วงโคจรที่ใกล้ดาวแคระแดงอย่างมากทำให้ดาวเคราะห์ได้รับรังสีจากดาวฤกษ์ในระดับเข้มข้น นี่เป็นเหตุผลที่งานวิจัยและรายงานประกอบใช้คำว่า “โลกลา”วา” เพื่อสื่อถึงสภาพแวดล้อมที่ร้อนจัดเป็นพิเศษ 513

แต่คำดังกล่าวควรเข้าใจว่าเป็นคำอธิบายจากแบบจำลองและระดับการได้รับรังสี ไม่ใช่การสังเกตเห็นหินหลอมเหลวบนพื้นผิวโดยตรง นอกจากนี้ แม้จะจัดเป็น “ซูเปอร์เอิร์ธ” ตามขนาด แต่ไม่ได้หมายความว่าสภาพพื้นผิวจะคล้ายโลก คำนี้ใช้บอกว่า TOI-1752 b มีขนาดใหญ่กว่าโลกเล็กน้อยและเล็กกว่าดาวเคราะห์ประเภทเนปจูน

TOI-1752 c: ซับเนปจูนขนาดประมาณ 2.29 เท่าของโลก

TOI-1752 c คือดาวเคราะห์วงนอกของระบบ NASA ระบุว่าเป็นดาวเคราะห์ลักษณะคล้ายเนปจูน มีมวล 5.86 เท่าของโลก รัศมีประมาณ 0.204 เท่าของดาวพฤหัสบดี หรือราว 2.29 เท่าของโลก และมีคาบโคจร 32.7 วัน ที่ระยะห่างจากดาวฤกษ์ประมาณ 0.1614 หน่วยดาราศาสตร์ 2

งานวิจัยรายงานค่าคาบโคจรที่ละเอียดขึ้นเป็น 32.7144 วัน และรัศมี 2.29 เท่าของโลก ซึ่งสอดคล้องกับค่าที่อยู่ในฐานข้อมูลของ NASA 213 ขนาดดังกล่าวทำให้ TOI-1752 c อยู่กึ่งกลางระหว่างโลกกับดาวเนปจูนในแง่รัศมี แต่ข้อมูลรัศมีเพียงอย่างเดียวยังไม่บอกว่าภายในมีโครงสร้างแบบใด อาจเป็นแกนหินที่มีชั้นก๊าซไฮโดรเจนหนา ชั้นน้ำภายใต้ความดันสูง หรือโครงสร้างรูปแบบอื่น

รายงานข่าวบางแห่งระบุว่า TOI-1752 c ได้รับพลังงานจากดาวฤกษ์ใกล้เคียงกับที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ และมีอุณหภูมิสมดุลที่ประเมินไว้ราว 18–20 องศาเซลเซียส ตัวเลขนี้ควรถือเป็นค่าประมาณที่มีการรายงาน ไม่ใช่หลักฐานว่าอุณหภูมิพื้นผิวของดาวเคราะห์จะใกล้เคียงโลก หรือมีสภาพอากาศอบอุ่นแบบโลก 10

ทำไม “เขตเอื้อชีวิต” จึงต้องตีความอย่างระมัดระวัง

การจัดดาวเคราะห์ให้อยู่ในเขตเอื้อชีวิตมักอาศัยระยะห่างจากดาวฤกษ์และปริมาณพลังงานที่ได้รับ หากมีบรรยากาศที่เหมาะสม บริเวณนั้นอาจเอื้อให้น้ำบนพื้นผิวอยู่ในสถานะของเหลวได้ แต่การจัดประเภทนี้ไม่ได้ยืนยันว่าเงื่อนไขดังกล่าวมีอยู่จริง

สำหรับดาวเคราะห์ประเภทซับเนปจูนอย่าง TOI-1752 c บรรยากาศและโครงสร้างภายในมีความสำคัญอย่างยิ่ง ชั้นก๊าซหรือสารระเหยที่หนาแน่นอาจทำให้ความดันและอุณหภูมิแตกต่างจากพื้นผิวโลกอย่างมาก แม้จะได้รับพลังงานจากดาวฤกษ์ในปริมาณใกล้เคียงกันก็ตาม เมฆ องค์ประกอบบรรยากาศ การหมุนเวียนของอากาศ รวมถึงการมีหรือไม่มีพื้นผิวแข็ง ล้วนเปลี่ยนความหมายของคำว่า “เอื้อชีวิต” ในทางปฏิบัติได้

จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีการยืนยันลายเซ็นชีวภาพหรือหลักฐานของสิ่งมีชีวิตบน TOI-1752 c จากข้อมูลการวิจัยที่มีอยู่ การตรวจสอบว่าดาวเคราะห์มีบรรยากาศหรือไม่ และบรรยากาศประกอบด้วยอะไร จำเป็นต้องใช้การสังเกตการณ์เพิ่มเติม เช่น การวิเคราะห์สเปกตรัมขณะดาวเคราะห์ผ่านหน้าดาว เพื่อแยกสัญญาณจากบรรยากาศของดาวเคราะห์ออกจากแสงที่สว่างกว่ามากของดาวฤกษ์แม่

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์อาจเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่เหมาะสำหรับการศึกษาประเภทนี้ในอนาคต แต่ยังไม่มีข้อมูลในบริบทที่ให้มาซึ่งยืนยันโครงการสังเกตการณ์เฉพาะสำหรับ TOI-1752 หรือการค้นพบลายเซ็นชีวภาพใด ๆ

คล้าย K2-18 b แต่ไม่ใช่ดาวเคราะห์ดวงเดียวกัน

TOI-1752 c ชวนให้นึกถึง K2-18 b เพราะทั้งคู่เป็นซับเนปจูนที่ผ่านหน้าดาวแคระแดง และมีคาบโคจรราว 33 วัน ฐานข้อมูล NASA ระบุว่า K2-18 b มีคาบโคจร 32.94 วัน และมีรัศมีประมาณ 2.37 เท่าของโลก 3

การเปรียบเทียบนี้มีประโยชน์ แต่ขนาดและคาบโคจรที่ใกล้กันไม่ได้หมายความว่าดาวเคราะห์ทั้งสองมีมวล บรรยากาศ เมฆ หรือโครงสร้างภายในเหมือนกัน จุดเด่นของระบบ TOI-1752 คือการมีดาวเคราะห์สองดวงที่มีสภาพแวดล้อมต่างกันอย่างชัดเจนและโคจรรอบดาวฤกษ์ดวงเดียวกัน

ห้องทดลองธรรมชาติสำหรับศึกษาวิวัฒนาการของดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์ทั้งสองอยู่ในสภาพแวดล้อมทางวงโคจรที่แตกต่างกันอย่างสุดขั้ว TOI-1752 b โคจรรอบดาวฤกษ์ในเวลาไม่ถึงหนึ่งวัน ขณะที่ TOI-1752 c ใช้เวลาเกือบ 33 วัน การศึกษาทั้งคู่ร่วมกันอาจช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจว่า

• ดาวเคราะห์ก่อตัวและเคลื่อนย้ายวงโคจรอย่างไร
• รังสีจากดาวฤกษ์ที่เข้มข้นส่งผลให้บรรยากาศสูญหายหรือเปลี่ยนแปลงอย่างไร
• ความสัมพันธ์ระหว่างรัศมี มวล และโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์เป็นอย่างไร

การวัดมวลและศึกษาบรรยากาศของ TOI-1752 c เพิ่มเติมจะมีความสำคัญเป็นพิเศษ เพราะอาจช่วยระบุได้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นซับเนปจูนที่มีก๊าซหนาแน่น โลกที่อุดมด้วยน้ำ หรือดาวเคราะห์ขนาดกลางประเภทอื่น และช่วยตอบคำถามสำคัญว่า เราสามารถอนุมานเรื่อง “ความเอื้อชีวิต” จากการที่ดาวเคราะห์อยู่ในเขตดังกล่าวได้มากน้อยเพียงใด