กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ตรวจพบก๊าซยักษ์ที่เป็นไปได้ในอัลฟ่าเซนทอรี และหลงทาง

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ระบุจุดแสงจางๆ ใกล้อัลฟ่าเซ็นทอรี เอ ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2567 ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจมีดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ดวงหนึ่งอยู่ห่างจากโลกเพียง 4 ปีแสง การสังเกตการณ์นี้ดำเนินการโดยเครื่องมือ MIRI ซึ่งตรวจจับวัตถุประมาณสองหน่วยทางดาราศาสตร์จากดาวฤกษ์ที่คล้ายคลึงกับดวงอาทิตย์มากที่สุดในระบบดาวที่อยู่ใกล้ดาวเคราะห์ของเรามากที่สุด นักวิจัยจาก Caltech และ Jet Propulsion Laboratory ของ NASA ประมวลผลภาพโดยใช้หน้ากากโคโรนากราฟิกเพื่อปิดกั้นความสว่างอันเข้มข้นของดาวฤกษ์ สัญญาณที่จับได้นั้นอ่อนกว่า Alpha Centauri A มากกว่า 10,000 เท่า แต่ความสว่างอินฟราเรดบ่งชี้ลักษณะที่สอดคล้องกับก๊าซยักษ์

การหายตัวไปของวัตถุทำให้นักดาราศาสตร์สนใจ

การสังเกตการณ์ใหม่ที่ดำเนินการในเดือนกุมภาพันธ์และเมษายน พ.ศ. 2568 ไม่สามารถระบุตำแหน่งจุดแสงที่ตรวจพบในตอนแรกได้อีกครั้ง Aniket Sanghi นักศึกษาปริญญาเอกจาก Caltech เป็นผู้นำการวิเคราะห์ข้อมูลและประสานงานการจำลองวงโคจรประมาณ 1 ล้านครั้งเพื่ออธิบายการหายตัวไปนี้ แบบจำลองดังกล่าวรวมการสำรวจด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากก่อนหน้านี้ในปี 2019 เมื่อมีการบันทึกตัวเลือกอื่นที่เรียกว่า C1 ไว้ในระบบ การจำลองนี้ทดสอบวงโคจรที่เสถียรโดยพิจารณาอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของอัลฟ่าเซ็นทอรีบี ซึ่งเป็นดาวข้างเคียงในระบบดาวคู่

ครึ่งหนึ่งของสถานการณ์จำลองระบุว่าวัตถุอาจเข้ามาใกล้อัลฟ่าเซ็นทอรี A มากเกินไปในวันที่ช้ากว่าการสังเกตครั้งแรก ทำให้เจมส์ เวบบ์มองไม่เห็น การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าผู้สมัครติดตามวิถีโคจรรูปไข่ที่ซับซ้อน โดยผ่านช่วงการมองเห็นและการมองไม่เห็นจากมุมมองภาคพื้นดิน ความเข้ากันได้ระหว่างวัตถุ S1 ที่ตรวจพบในปี 2567 และตัวเลือก C1 ปี 2562 เพิ่มความมั่นใจอย่างมากในแบบจำลองวงโคจรที่ทีมงานพัฒนาขึ้น

ลักษณะวงโคจรและทางกายภาพของผู้สมัคร

• โคจรบนเส้นทางรูปวงรีระหว่าง 1 ถึง 2 หน่วยดาราศาสตร์จากดาวฤกษ์
• มวลโดยประมาณใกล้เคียงกับดาวเสาร์ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองในระบบสุริยะ
• คาบการโคจรระหว่าง 2 ถึง 3 ปีโลกรอบ ๆ Alpha Centauri A
• อุณหภูมิประมาณระหว่าง 200 ถึง 250 เคลวิน เข้ากันได้กับก๊าซเย็นยักษ์

ความเยื้องศูนย์ของวงโคจรโดยประมาณที่ 0.4 อธิบายความแปรผันของระยะทางที่สังเกตได้ระหว่างวันที่สังเกตต่างๆ ดาวเคราะห์จะอยู่ในช่วงวิวัฒนาการที่สมบูรณ์ โดยมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิก๊าซยักษ์ในระบบสุริยะ เช่น ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ แม้ว่าตำแหน่งนี้จะอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้ของอัลฟ่าเซ็นทอรี เอ ซึ่งเป็นบริเวณที่อาจมีน้ำของเหลวอยู่บนดวงจันทร์สมมุติ แต่ก๊าซยักษ์ดวงนี้เองก็ไม่สามารถเสนอเงื่อนไขสำหรับสิ่งมีชีวิตอย่างที่เรารู้ๆ กัน

ระบบ Alpha Centauri และการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบใกล้เคียง

Alpha Centauri A และ B ก่อตัวเป็นคู่ไบนารี่ที่โคจรรอบกันและกันทุกๆ 79 ปี พร็อกซิมาเซนทอรี ซึ่งเป็นดาวแคระแดง เป็นส่วนหนึ่งของระบบในฐานะดาวฤกษ์ดวงที่สาม ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อน Alpha Centauri A เป็นดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดเป็นอันดับสามในท้องฟ้ายามค่ำคืนในซีกโลกใต้และดึงดูดความสนใจของนักดาราศาสตร์มาโดยตลอดเนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับดวงอาทิตย์อย่างน่าทึ่ง ดาวเคราะห์ได้รับการยืนยันแล้วรอบพรอกซิมาเซนทอรี แต่การตรวจจับสหายที่โคจรรอบอัลฟ่าเซ็นทอรี A ยังคงมีความสำคัญทางวิทยาศาสตร์

การตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะโดยตรงในระบบใกล้เคียงนั้นหาได้ยากมากในดาราศาสตร์สมัยใหม่ ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะส่วนใหญ่ที่ค้นพบจนถึงขณะนี้ได้รับการระบุด้วยวิธีทางอ้อม เช่น การแปรผันของความเร็วในแนวรัศมี หรือการเคลื่อนผ่านของดาวเคราะห์ หากได้รับการยืนยัน ผู้สมัครใน Alpha Centauri A จะเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ใกล้ที่สุดเท่าที่เคยพบเห็นโดยตรง โดยให้โอกาสพิเศษสำหรับการศึกษาโดยละเอียด

เทคนิคการถ่ายภาพขั้นสูงเผยให้เห็นวัตถุที่มีสีจางมาก

เครื่องมือ MIRI ของ James Webb ใช้เทคนิคโคโรนากราฟิกที่สร้างคราสเทียมเพื่อเผยให้เห็นวัตถุจางๆ ใกล้ดวงดาวที่สว่าง ความสว่างและรูปแบบการรบกวนทางแสงของ Alpha Centauri B การประมวลผลภาพที่ซับซ้อนอย่างมาก นักวิจัยลบความสว่างที่ทราบและเสียงจากเครื่องมือด้วยอัลกอริธึมที่ซับซ้อน ผลลัพธ์สุดท้ายเผยให้เห็นจุด S1 ห่างจากดาวฤกษ์ 1.5 อาร์ควินาที ซึ่งเป็นการแยกเชิงมุมที่เล็กมากซึ่งท้าทายขีดจำกัดการตรวจจับของเครื่องมือ

การวิเคราะห์อย่างรอบคอบตัดคำอธิบายอื่นออกไป เช่น วัตถุเครื่องมือ ดาราจักรเบื้องหลัง หรือดาวเคราะห์น้อยใกล้เคียง ความเข้ากันได้ระหว่างวัตถุ S1 ปี 2024 และตัวเลือก C1 ที่สังเกตได้จากกล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope ในปี 2019 ช่วยเสริมสมมติฐานที่ว่าวัตถุนี้เป็นเทห์ฟากฟ้าเดียวกันในตำแหน่งต่างๆ ของวงโคจรทรงรี ความสอดคล้องระหว่างการสังเกตการณ์อิสระที่ดำเนินการกับเครื่องมือต่างๆ เพิ่มความน่าเชื่อถือทางวิทยาศาสตร์ของผู้สมัคร

การสังเกตครั้งต่อไปอาจยืนยันการค้นพบทางประวัติศาสตร์

นักดาราศาสตร์ระบุว่าเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2569 เป็นหน้าต่างสังเกตการณ์ถัดไปที่ดีสำหรับเจมส์ เว็บบ์ในการติดตามวัตถุในวงโคจรของมัน กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันแนนซี เกรซ ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในปี พ.ศ. 2570 จะนำความสามารถด้านโคโรนากราฟแสงที่มองเห็นขั้นสูงมาเสริมการสังเกตการณ์อินฟราเรดของเจมส์ เวบบ์ ข้อมูลที่รวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์ทั้งสองจะช่วยวัดขนาด การสะท้อนแสง และไดนามิกของวงโคจรของผู้สมัครได้อย่างแม่นยำ

การยืนยันวัตถุจะเปลี่ยนผู้สมัครให้กลายเป็นข้อมูลอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการศึกษาการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์นอกระบบในสภาพแวดล้อมแบบไบนารี ระบบอัลฟ่าเซนทอรีจะเสนอโอกาสพิเศษในการสังเกตการณ์บรรยากาศดาวเคราะห์และกระบวนการก่อตัวโดยละเอียดในรูปแบบแรงโน้มถ่วงที่ซับซ้อน การวิจัยในอนาคตกับเจมส์ เวบบ์และโรมันอาจทำให้กระจ่างชัดว่าสัญญาณที่ตรวจพบนั้นเป็นตัวแทนของดาวเคราะห์จริงหรือสิ่งประดิษฐ์ในการประมวลผลภาพ