กล้องโทรทรรศน์เจมส์ เวบบ์ ตรวจพบเมฆน้ำแข็งบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่ห่างออกไป 12 ปีแสง

กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ยืนยันการตรวจจับเมฆน้ำแข็งโดยตรงครั้งแรกบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขนาดยักษ์ เป้าหมายคือเอปซิลอน อินดี อับ ซึ่งเป็นดาวพฤหัสบดีขนาดใหญ่ซึ่งอยู่ห่างจากโลกเพียง 12 ปีแสงในกลุ่มดาวสินธุ การค้นพบนี้ได้รับการประกาศเมื่อวันที่ 22 เมษายน พ.ศ. 2569 โดยสถาบันดาราศาสตร์มักซ์พลังค์ (MPIA) และถือเป็นเหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์ของดาราศาสตร์ดาวเคราะห์

ทีมงานระดับนานาชาติที่นำโดย Elisabeth Matthews ใช้เครื่องมือ MIRI ของ JWST พร้อมด้วย Coronagraph เพื่อทำการศึกษา ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal Letters การตรวจจับเมฆน้ำแข็งมีทฤษฎีมาหลายทศวรรษแล้ว แต่ไม่เคยมีการสังเกตโดยตรงเลยจนกระทั่งการสืบสวนครั้งนี้

James Webb ระบุเมฆน้ำแข็งได้อย่างไร

JWST ใช้เครื่องมือ MIRI (เครื่องมืออินฟราเรดกลาง) ที่ติดตั้งเครื่องโคโรนากราฟ โครงสร้างนี้ปิดกั้นแสงจากดาวฤกษ์เอปซิลอน อินดี้ เอ ซึ่งเป็นดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเผยให้เห็นแสงสลัวๆ ที่สะท้อนและปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์โดยตรง เทคนิคที่ใช้เรียกว่า “การถ่ายภาพโดยตรง” แตกต่างจากสเปกโทรสโกปีระหว่างการขนส่งซึ่งจะตรวจจับเฉพาะผลกระทบทางอ้อมเท่านั้น

สเปกตรัมที่รวบรวมได้นำเสนอเส้นสเปกตรัมที่ไม่เข้ากันกับแบบจำลองบรรยากาศที่ไม่มีเมฆอยู่ด้วย ตามที่ทีมงานระบุไว้ คาดว่าจะมีโมเลกุลของแอมโมเนียหรือมีเธน แต่ข้อมูลเผยให้เห็นน้ำแช่แข็งในบริเวณที่เย็นที่สุดของชั้นบรรยากาศชั้นบน การมีอยู่ของน้ำในรูปของน้ำแข็ง ไม่ใช่ไอน้ำ ช่วยยืนยันอุณหภูมิได้ใกล้กับ 275 เคลวิน ซึ่งเทียบเท่ากับประมาณ 2 °C

เมฆน้ำแข็งอาศัยอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นบนของเอปซิลอน อินดี อับ ที่ระดับความสูงซึ่งอาจกลายเป็นน้ำแข็งได้ การค้นพบนี้ขยายรายการกระบวนการทางชั้นบรรยากาศที่รู้จักบนดาวเคราะห์ยักษ์ ก่อนการสำรวจนี้ มีการตรวจพบเมฆบนดาวเคราะห์ในระบบสุริยะเท่านั้น ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

คุณสมบัติที่ทำให้ Epsilon Indi Ab เป็นที่สังเกตได้

เอปซิลอน อินดี้ เอ เป็นดาวประเภท K หรือที่เรียกว่าดาวแคระสีส้ม เอปซิลอน อินดี อับ เป็นระบบดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดเป็นอันดับสาม ตามหลังเพียงดาวอัลฟ่าเซนทอรีและดาวบาร์นาร์ด ระยะการโคจรขนาดใหญ่ถึง 30 หน่วยทางดาราศาสตร์ทำให้ดาวเคราะห์สามารถโคจรห่างจากแสงดาวได้ไกลพอสำหรับโคโรนากราฟที่จะสามารถแยกความสว่างของมันได้โดยไม่มีการรบกวนโดยสิ้นเชิง

อุณหภูมิที่ต่ำของดาวเคราะห์ทำให้มองเห็นได้ในช่วงอินฟราเรดกลาง ซึ่งเป็นช่วงสเปกตรัมที่ MIRI มีความไวมากกว่า คาบการโคจร 180 ปีหมายความว่าไม่เคยมีใครเห็นดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์เลยแม้แต่ครั้งเดียว ด้วยเหตุนี้ การถ่ายภาพโดยตรงจึงเป็นวิธีการเดียวที่ใช้ได้ในการศึกษา ซึ่งเป็นเทคนิคที่ JWST พัฒนาขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล

ข้อมูลวงโคจรและชั้นบรรยากาศมาบรรจบกันในสถานการณ์ที่สอดคล้องกัน นั่นคือดาวเคราะห์ยักษ์ที่อยู่ห่างไกลจากดาวฤกษ์ ดังนั้นจึงเย็น โดยมีพลวัตของชั้นบรรยากาศที่ซับซ้อน รวมถึงการก่อตัวของเมฆน้ำแข็ง การสังเกตการณ์ในอนาคตจะทดสอบเสถียรภาพของเมฆเหล่านี้ที่จุดต่างๆ ในวงโคจรของเอปซิลอนอินดีอับ

ผลกระทบต่อทฤษฎีบรรยากาศของดาวเคราะห์

แบบจำลองบรรยากาศของดาวเคราะห์ยักษ์เย็นได้ทำนายทุกสิ่ง ยกเว้นน้ำแข็งที่มีปริมาณมากในชั้นบรรยากาศชั้นบน การวิเคราะห์ของทีม MPIA ระบุว่ากระบวนการขนส่งในแนวตั้งมีความกระตือรือร้นมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ หากไม่มีเมฆในแบบจำลอง การจำลองแสงที่ปล่อยออกมาไม่ตรงกับข้อมูล JWST

รหัสบรรยากาศซ้ำครั้งต่อไปจะต้องรวมเมฆน้ำแข็งเป็นองค์ประกอบมาตรฐาน บทวิจารณ์นี้ดูเหมือนจะเล็กน้อย แต่มีผลกระทบอย่างมาก ความแม่นยำของแบบจำลองบรรยากาศเป็นพื้นฐานพื้นฐานในการระบุสัญญาณชีวภาพและตัวชี้วัดความสามารถในการอยู่อาศัยได้ในโลกอื่น

Leia Tambem

ซีรีส์โรแมนติกคอมเมดี้และความลึกลับจะฉายทาง Netflix ในเดือนมิถุนายนกับ Office Passion และ Oasis

อุรุกวัยประกาศรายชื่อนักเตะลุยฟุตบอลโลก 2026 พร้อมนักเตะบราซิล 6 คน

ฟุตบอลโลก 2026 เริ่มเมื่อไหร่? วัน เวลา เกมแรก และพิธีเปิด

การค้นพบของ Epsilon Indi Ab ช่วยเสริมการศึกษา JWST ก่อนหน้านี้ ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ LHS 3844 b แสดงพื้นผิวที่ไม่มีบรรยากาศ ในขณะที่เอปซิลอน อินดี้ อับ แสดงบรรยากาศที่มีสภาพอากาศแบบไดนามิก ผลลัพธ์ทั้งสองก่อให้เกิดสเปกตรัมของสิ่งที่สามารถคาดหวังได้บนดาวเคราะห์นอกระบบ ตั้งแต่โลกหินแห้งไปจนถึงดาวก๊าซยักษ์ที่มีอุตุนิยมวิทยาที่ซับซ้อน

บริบท: บรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบอื่นที่แมปโดยเวบบ์

JWST ได้ขยายรายการบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบอย่างมีนัยสำคัญในเวลาเพียงไม่กี่ปี:

• WASP-39b ตรวจพบการปรากฏตัวครั้งแรกของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศนอกระบบสุริยะในปี 2565 ตามมาด้วยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในปี 2566
• WASP-107b พบเมฆฮีเลียมหลบหนีออกสู่อวกาศในปี 2024 ซึ่งเป็นหลักฐานการสูญเสียชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง
• K2-18b ก่อให้เกิดความขัดแย้งในการตรวจจับที่เป็นไปได้ของไดเมทิลซัลไฟด์ในปี 2566-2568 ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับชีวิตของจุลินทรีย์ แต่การจำลองแบบอิสระในปี 2569 ไม่ได้ยืนยันสัญญาณ
• ระบบ TRAPPIST-1 ยังคงมีความสำคัญอันดับแรก โดยการสำรวจบ่งชี้ว่าดาวเคราะห์ชั้นในดูเหมือนจะสูญเสียบรรยากาศไปแล้ว
• TOI-561 b เผยบรรยากาศหนาทึบอย่างไม่คาดคิดในปี พ.ศ. 2569 ขยายความหลากหลายที่สังเกตได้

การมีส่วนร่วมของบราซิลในการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ

บราซิลมีส่วนสนับสนุนโดยตรงต่อการค้นพบล่าสุด ทีมชาติค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบ TOI-4562c ด้วยความร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ชาวชิลีและเยอรมันในปี 2567 ประเทศนี้เป็นหุ้นส่วนในกลุ่มความร่วมมือระหว่างประเทศซึ่งรวมถึง SOAR บน Cerro Pachón, หอดูดาว Vera C. Rubin (LSST) และ Cherenkov Telescope Array (CTA) ซึ่งรับประกันเวลาในการสังเกตการณ์บนอุปกรณ์ที่ทันสมัย

โปรแกรม SPARC4 ที่ Pico dos Dias ใน Minas Gerais ติดตามดาวเคราะห์นอกระบบในความร่วมมือระหว่างประเทศ มหาวิทยาลัยในบราซิล เช่น USP, UFRJ และ UFRN ฝึกอบรมผู้เชี่ยวชาญด้านดาวเคราะห์นอกระบบผ่านหลักสูตรระดับสูงกว่าปริญญาตรีโดยเฉพาะ ชาวบราซิลมีส่วนร่วมในฐานะผู้เขียนร่วมในทีมต่างประเทศบางทีมผ่านความร่วมมือกับ MPIA และ ESO

บราซิลยังไม่มีการมีส่วนร่วมของสถาบันอย่างเป็นทางการในภารกิจของเจมส์ เวบบ์ ตามกำหนดการของ NASA ภารกิจในอนาคต เช่น Habitable Worlds Observatory (HWO) ซึ่งกำหนดไว้สำหรับทศวรรษที่ 2040 อาจรวมถึงการมีส่วนร่วมของบราซิลที่มีโครงสร้างมากขึ้น การลงทุนในปัจจุบันในการฝึกอบรมทางวิทยาศาสตร์ระดับชาติเตรียมประเทศให้พร้อมสำหรับสถานการณ์ในอนาคตนี้

ขั้นตอนต่อไปและขอบฟ้าเชิงสังเกต

ทีม MPIA มีดาวเคราะห์ยักษ์เย็นที่คล้ายกันอยู่ในคิวรอสังเกตการณ์โดย JWST ในอนาคต ในรอบการสังเกตถัดไป ระบบอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงจะเป็นเป้าหมายของการตรวจสอบโดยใช้วิธีการที่คล้ายกับที่ใช้ใน Epsilon Indi Ab

กล้องโทรทรรศน์อวกาศโรมันแนนซี เกรซ ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวในปี พ.ศ. 2570 จะขยายรายชื่อดาวเคราะห์ยักษ์ในวงโคจรกว้าง วิธีการที่กำหนดขึ้นสำหรับ Epsilon Indi Ab จะมีเป้าหมายเพิ่มขึ้นภายในไม่กี่ปี หอสังเกตการณ์โลกที่อาศัยอยู่ได้ (HWO) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์รุ่นต่อที่วางแผนไว้สำหรับทศวรรษปี 2040 จะสืบทอดฟังก์ชันการทำแผนที่บรรยากาศขนาดใหญ่ โดยมุ่งเน้นที่การค้นหาออกซิเจน โอโซน มีเทน และตัวชี้วัดความสามารถในการอยู่อาศัยอื่นๆ

Epsilon Indi Ab ทำงานเป็นโครงการนำร่อง กำหนดวิธีการและความละเอียดอ่อนที่จำเป็นสำหรับการรณรงค์อย่างเป็นระบบในอีก 20 ปีข้างหน้า การค้นพบนี้ยังดึงดูดเงินทุนใหม่สำหรับโครงการวิทยาดาวเคราะห์นอกระบบที่มหาวิทยาลัยในยุโรปและอเมริกา โดยป้อนกลับเข้าสู่วงจรของนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในเครื่องมือวัดในอวกาศ