กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของ NASA / ESA ทำให้นักดาราศาสตร์พบหลักฐานที่ชัดเจนเป็นครั้งแรกของเมฆหมอกระดับสูงในบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ
การค้นพบครั้งนี้ ทำให้นักวิทยาศาสตร์เกิดความเข้าใจมากยิ่งขึ้น เกี่ยวกับดาวเคราะห์ยักษ์นอกระบบสุริยะที่เรียกว่า “ดาวพฤหัสบดีร้อน” (Hot Jupiters)
กว่า 15 ปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นมากกว่า 270 ดวงแล้ว มักมีคำถามพื้นฐานว่า อะไรทำให้เราเรียกพวกนี้ว่า “ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ”
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่พบส่วนใหญ่ จะเป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่มาก เมื่อเทียบกับดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะของเรา และมีดาวเคราะห์ขนาดเล็กพื้นแข็งที่เป็นหินหรือน้ำแข็งที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราหลายเท่า
นักดาราศาสตร์ยังพยายามค้นหาดาวเคราะห์ที่เหมือนกับโลกของเราจริงๆ
เมื่อใช้กล้องสำรวจชั้นสูงหรือ ACS กล้องฮับเบิลได้สังเกตพบดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่สวยงามโคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ HD 189733 มีการวิเคราะห์ข้อมูลนี้อย่างละเอียดโดยทีมนักดาราศาสตร์ นำโดย เฟรเดอริก พอนท์ จากหอดูดาวมหาวิทยาลัยเจนีวา
พบว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ ซึ่งตั้งชื่อเป็นรหัสว่า HD 189733b มีเมฆหมอกหนาทึบมาก สูงขึ้นมาประมาณ 1,000 กิโลเมตร ซึ่งเป็นบรรยากาศชั้นบนของดาวเคราะห์ดวงนี้ บรรยากาศของดาวเคราะห์ยักษ์นี้ร้อนมาก มีอุณหภูมิประมาณ 800 องศาเซลเซียส เพราะมันอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ดวงแม่มาก นักดาราศาสตร์จึงเรียกดาวเคราะห์ลักษณะนี้ว่า ดาวพฤหัสบดีร้อน (Hot Jupiter)
เมฆหมอกนี้อาจเป็นละอองอนุภาคที่ควบแน่นในบรรยากาศ มีขนาดเล็กมาก ประมาณ 1 ใน 1,000 มิลลิเมตรเท่านั้น คล้ายกับบรรยากาศของดาวศุกร์และดวงจันทร์ของดาวเสาร์คือไททัน
ลักษณะแบบนี้ จึงทำให้เห็นท้องฟ้าบน HD 189733b เหมือนกับที่เห็นท้องฟ้าสีแดงช่วงดวงอาทิตย์ตกในเมืองใหญ่ที่มีมลภาวะสูงบนโลก
ดาวฤกษ์ดวงแม่กับดาวเคราะห์ดวงนี้ มันเป็นระบบของดาวฤกษ์ที่ดูแปลกๆ เพราะดาวฤกษ์มีขนาดเล็กมาก มีขนาดประมาณร้อยละ 75 ของดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่ดาวเคราะห์ดวงนี้กลับมีขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสบดีเสียอีก
ดังนั้น ตอนที่ดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านมาด้านหน้าดาวฤกษ์ มันจะบังแสงดาวฤกษ์ได้มาก ทำให้สามารถวัดขนาดได้แม่นยำมาก
แล้วมีอะไรอีกที่ทำให้การสังเกตครั้งนี้มีความแม่นยำ และทำไมเพิ่งทำได้ในครั้งนี้
เป็นเพราะเราได้ภาพนี้จากอวกาศ ซึ่งในตอนที่เราพยายามสังเกตจากพื้นโลก บรรยากาศของโลกทำให้การวัดค่าความสว่างผิดพลาดไป จึงต้องถ่ายภาพจากอวกาศ
สิ่งพิเศษในการสังเกตครั้งนี้อีกอย่างคือ นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างภาพที่มีรายละเอียดสูงมากขึ้นจากแสงที่ถ่ายมา
ดังนั้น แม้ว่าภาพที่ได้จะเป็นเพียงจุดแสงเล็กๆ ที่เป็นแสงของดาวฤกษ์ที่ตรวจจับได้ แสงนี้จะถูกแยกออกเป็นแถบสีที่เรียกว่าสเปกตรัมโดยอุปกรณ์ที่ชื่อ กริซึมโหมด (grism mode) ของกล้องสำรวจชั้นสูงของฮับเบิล
ดังนั้น การวัดความสว่างจึงแม่นยำมาก เพราะสามารถวัดรายละเอียดจากจุดเล็กๆ ของภาพ (pixels) จากภาพใหญ่ที่ถ่ายมา
นอกจากนี้ การแยกแยะสีออกมา ทำให้วัดความสว่างของดาวฤกษ์ที่เพิ่มขึ้น หรือความสว่างที่ลดลงได้จากแถบสีดังกล่าวด้วย
เมื่อวัดแสงสีที่แตกต่างกันแต่ละสีด้วยวิธีการต่างๆ ก็จะรู้ลักษณะชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์นั้นได้
การตรวจสอบเมฆหมอกในชั้นบรรยากาศนี้ นักดาราศาสตร์จะทำงานคล้ายกับเป็นนักสืบ คือต้องทำงานทุกช่วงเวลาที่มีโอกาส เพราะการสังเกต HD 189733b ในขณะโคจรไปรอบดาวฤกษ์ดวงแม่ ต้องสังเกตตรงบริเวณขอบของดาวเคราะห์ นั่นคือต้องใช้เวลาในช่วงทุกๆ สองวันหรือนานกว่า เพื่อให้ดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ดวงแม่ ที่เห็นได้แบบนี้
ขณะที่ผ่านหน้า แสงบางส่วนจากดาวฤกษ์เบื้องหลังจะส่องผ่านบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่อยู่ด้านหน้า ซึ่งแสงส่วนนี้ก็จะเดินทางมายังโลก
เพราะว่าแสงนี้เดินทางผ่านองค์ประกอบบรรยากาศของดาวเคราะห์ เป็นแสงที่มีลักษณะเฉพาะตัวคล้ายกับลักษณะเฉพาะตัวของลายพิมพ์นิ้วมือ นักดาราศาสตร์สามารถใช้ลายพิมพ์นิ้วมือนี้ไปเปรียบเทียบกับสเปกตรัมของแสงดาวฤกษ์
นักดาราศาสตร์คาดว่าจะได้เห็นแถบสีที่แสดงว่ามี โซเดียม โพแทสเซียมและน้ำในบรรยากาศของดาวเคราะห์ แต่สิ่งที่เห็นกลับไม่ได้เป็นไปตามที่คาดไว้ เพราะแสงที่ปรากฏกลายเป็นแสงสีแดงของเมฆหมอกระดับสูง
นักวิทยาศาสตร์คิดว่า เมฆหมอกเหล่านี้อาจจะเป็นอนุภาคเล็กๆ มากมายของเหล็ก และซิลิเกตที่ควบแน่นในบรรยากาศ
ตอนที่มีการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะครั้งแรก เมื่อประมาณ 25 ปีที่แล้ว ความรู้ยังมีเพียงน้อยนิด แต่ทำอย่างไรจึงจะไขความลับเรื่องนี้ได้อย่างรวดเร็ว ข้อมูลใหม่ของฮับเบิลนี้จึงเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้เราเข้าใจดาวเคราะห์แปลกๆ ที่อยู่นอกระบบสุริยะของเราได้ดีขึ้นและเร็วขึ้น
ไม่มีใครรู้ว่า จะค้นพบอะไรเพิ่มเติมอีกในอนาคต ในเรื่องที่เกี่ยวกับโลกที่อยู่ห่างไกลเราออกไปนี้
แปลและเรียบเรียง
อ.สิทธิชัย จันทรศิลปิน
