ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ
โดย :
myfirstbrain
เมื่อ :
วันพุธ, 10 สิงหาคม 2554
Hits
24593
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ
เราไม่ได้อยู่อย่างโดด เดี่ยวต่อไปอีกแล้ว! ความจริงตั้งแต่ปี ค.ศ.1996 มีการค้นพบดาวเคราะห์ และก็ได้มีการค้นพบดาวเคราะห์มากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น เราจึงพูดได้ว่า ระบบดาวเคราะห์เป็นเพียงสิ่งธรรมดาเท่านั้น ไม่ได้เป็นข้อยกเว้นอะไร แต่ดาวเคราะห์เหล่านี้เราไม่ได้เห็นได้โดยตรง แต่สามารถตรวจได้จากการที่มันรบกวนต่อการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์ที่มัน โคจรรอบอยู่ ดาวเคราะห์ที่พบส่วนใหญ่เป็นดาวที่มีขนาดใหญ่ และเรายังไม่พบดาวที่เหมือนกับโลก ดาวบางดวงล้อมรอบด้วยฝุ่นและอาจก่อกำเนิดระบบสุริยะใหม่ก็ได
วิธีการค้นหาดาวเคราะห์
ดาวเคราะห์รอบพัลซาร์ (Pulsar Timing)
ในช่วงสุดท้ายของชีวิตดาว ดาวที่มีมวล 15 - 30 เท่าของดวงอาทิตย์ จะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาและซากที่เหลือเรียกว่า "ดาวนิวตรอน" (neutron star) (ถ้ามวลน้อยกว่านี้จะกลายเป็นดาวแคระขาว แต่ถ้ามากกว่าจะเป็นหลุมดำ) บางครั้งสนามแม่เหล็กและแกนหมุนของดาวนิวตรอนจะไม่ตรงกัน เมื่อมันไม่ตรงกันก็จะส่งคลื่นวิทยุมาโลกอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งปกติจะอยู่ในช่วง 2 มิลลิวินาที ถึง 2 วินาที ดาวนิวตรอนประเภทนี้จะเรียกว่า พัลซาร์ (pulsars)
สัญญาณจากพัลซาร์แรงขึ้นในบางครั้ง โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 1 วินาทีต่อ 10 ล้านปี ด้วยเหตุนี้ ความผิดปกติเพียงเล็กน้อยของช่วงเวลา จะเป็นผลเนื่องจากการโคจรของดาวเคราะห์รอบดาว ดาวเคราะห์ที่มีมวลเท่าโลกหรือมากกว่าสามารถตรวจสอบได้ ดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบก็ใช้วิธีนี้ (โดย Wolszczan และ Frail ในปี 1992, reference) มีการคิดว่าดาวเคราะห์ที่เกิดในระบบนี้เกิดขึ้นหลังจากที่เกิดซุปเปอร์โนวา แล้ว
การวัดความเร็วในแนวรัศมี (Radial Velocity Measurement)
ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์จะดึงให้ดาวส่ายจากจุดศูนย์กลางมวลของ 2 วัตถุ ถ้าระบบอยู่ในแนวระนาบกับโลก การเคลื่อนที่เข้าและออกจากผู้สังเกตจะทำให้เกิดการการเลื่อนของแสงสี น้ำเงินและสีแดง ตามลำดับ (ดูรูปประกอบ) กล้องโทรทรรศน์ที่ติดสเปกโทรมิเตอร์ (spectrometers) ที่มีความละเอียดสูงก็สามารถวัดการเลื่อนเพียงเล็กน้อยนี้ได้ จากเส้นสเปกตรัมของดาว ด้วยเหตุนี้ การวัดความเร็วในแนวรัศมีจึงมีอีกชื่อว่า ดอปเปลอร์สเปกโทรสโคป (doppler spectroscopy)
วิธีการค้นหาดาวเคราะห์
ดาวเคราะห์รอบพัลซาร์ (Pulsar Timing)
ในช่วงสุดท้ายของชีวิตดาว ดาวที่มีมวล 15 - 30 เท่าของดวงอาทิตย์ จะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาและซากที่เหลือเรียกว่า "ดาวนิวตรอน" (neutron star) (ถ้ามวลน้อยกว่านี้จะกลายเป็นดาวแคระขาว แต่ถ้ามากกว่าจะเป็นหลุมดำ) บางครั้งสนามแม่เหล็กและแกนหมุนของดาวนิวตรอนจะไม่ตรงกัน เมื่อมันไม่ตรงกันก็จะส่งคลื่นวิทยุมาโลกอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งปกติจะอยู่ในช่วง 2 มิลลิวินาที ถึง 2 วินาที ดาวนิวตรอนประเภทนี้จะเรียกว่า พัลซาร์ (pulsars)
สัญญาณจากพัลซาร์แรงขึ้นในบางครั้ง โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 1 วินาทีต่อ 10 ล้านปี ด้วยเหตุนี้ ความผิดปกติเพียงเล็กน้อยของช่วงเวลา จะเป็นผลเนื่องจากการโคจรของดาวเคราะห์รอบดาว ดาวเคราะห์ที่มีมวลเท่าโลกหรือมากกว่าสามารถตรวจสอบได้ ดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบก็ใช้วิธีนี้ (โดย Wolszczan และ Frail ในปี 1992, reference) มีการคิดว่าดาวเคราะห์ที่เกิดในระบบนี้เกิดขึ้นหลังจากที่เกิดซุปเปอร์โนวา แล้ว
การวัดความเร็วในแนวรัศมี (Radial Velocity Measurement)
ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์จะดึงให้ดาวส่ายจากจุดศูนย์กลางมวลของ 2 วัตถุ ถ้าระบบอยู่ในแนวระนาบกับโลก การเคลื่อนที่เข้าและออกจากผู้สังเกตจะทำให้เกิดการการเลื่อนของแสงสี น้ำเงินและสีแดง ตามลำดับ (ดูรูปประกอบ) กล้องโทรทรรศน์ที่ติดสเปกโทรมิเตอร์ (spectrometers) ที่มีความละเอียดสูงก็สามารถวัดการเลื่อนเพียงเล็กน้อยนี้ได้ จากเส้นสเปกตรัมของดาว ด้วยเหตุนี้ การวัดความเร็วในแนวรัศมีจึงมีอีกชื่อว่า ดอปเปลอร์สเปกโทรสโคป (doppler spectroscopy)
เพราะการเคลื่อนที่ของดาวที่เกิดขึ้นจาดดาวเคราะห์นั้นน้อยมาก วิธีนี้จึงเหมาะที่สุดสำหรับการหาดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีวงโคจรใกล้ดาว สำหรับดาวที่มีมวลเท่าๆ กับดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์อยู่ห่าง 1 AU มีวงโคจรที่หันด้านข้างเข้าหาโลก (edge-on) จะต้องมีมวลอย่างน้อยที่สุด 67 เท่าของโลกจึงจะตรวจพบได้ อย่างไรก็ตาม ส่วนมากดาวเคราะห์ค้นพบโดยวิธีนี้ รวมทั้งที่เรียกว่า ดาวพฤหัสร้อน (hot Jupiters) ดาวเคราะห์แก๊สขนาดใหญ่ ที่อยู่ดาวฤกษ์มากกว่าที่ดาวเคราะห์จะเกิดได้ มีดาวเคราะห์หลายดวงที่ค้นพบด้วยวิธีนี้ โดยมี Geoff Marcy เป็นหัวหน้าทีม Marcy เป็นสมาชิกคนหนึ่งใน STARE Project collaborator
แอสโตรเมทรี (Astrometry)
ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวจะดึงดาวฤกษ์ด้วย ถ้าระบบนั้นหันหน้าเข้าหาเรา (face-on) และดาวเคราะห์นั้นมีมวลมากพอ การเคลื่อนที่เพียงเล็กนั้นก็สามารถตรวจพบได้โดยแอสโตรเมทรี (astrometry) จากภาพด้านล่าง ดาวเคราะห์เคลื่อนตามวงโคจรของมัน (จุดสีแดง) ดาวฤกษ์โคจรรอบจุดศูนย์กลางมวล เรียกว่า "แบรีเซนเตอร์" (bary center) (เครื่องหมาย +) ในระบบจริงดาวฤกษ์มีมวลมากกว่าดาวเคราะห์มาก แบรีเซนเตอร์จึงอยู่ในดาวฤกษ์และเส้นทางที่มันเคลื่อนที่ (เส้นสีน้ำเงิน) จะน้อยกว่าวงกลม แอสโตรเมทรีจะใช้ได้กับการวัดตำแหน่งของดาวที่แม่นยำมากเท่านั้น
แอสโตรเมทรี (Astrometry)
ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวจะดึงดาวฤกษ์ด้วย ถ้าระบบนั้นหันหน้าเข้าหาเรา (face-on) และดาวเคราะห์นั้นมีมวลมากพอ การเคลื่อนที่เพียงเล็กนั้นก็สามารถตรวจพบได้โดยแอสโตรเมทรี (astrometry) จากภาพด้านล่าง ดาวเคราะห์เคลื่อนตามวงโคจรของมัน (จุดสีแดง) ดาวฤกษ์โคจรรอบจุดศูนย์กลางมวล เรียกว่า "แบรีเซนเตอร์" (bary center) (เครื่องหมาย +) ในระบบจริงดาวฤกษ์มีมวลมากกว่าดาวเคราะห์มาก แบรีเซนเตอร์จึงอยู่ในดาวฤกษ์และเส้นทางที่มันเคลื่อนที่ (เส้นสีน้ำเงิน) จะน้อยกว่าวงกลม แอสโตรเมทรีจะใช้ได้กับการวัดตำแหน่งของดาวที่แม่นยำมากเท่านั้น
เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational Lensing)
เลนส์ความโน้มถ่วง จะเกิดขึ้นเมื่อแสงจากวัตถุที่อยู่ด้านหลังโค้ง เนื่องจากแรงดึงดูดจากวัตถุที่อยู่ด้านหน้า ในอดีตปรากฏการณ์นี้ ใช้ศึกษาแสงจากกาแลคซีที่จางและอยู่ไกล ซึ่งแสงจะโค้งเข้าหาอีกอันหนึ่ง เมื่อไม่นานมานี้ อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสามารถพบปรากฏการณ์นี้ของดาวในบริเวณกลางกาแลคซีของ เรา กราฟแสง (light curve) จากความโน้มถ่วงของดาว (stellar lensing) จะเรียบ ดังนั้น เมื่อมันมีดาวเคราะห์ที่สว่างพอ ซึ่งเคลื่อนที่หลังเลนส์ ก็จะเกิดการรบกวนแสงดาว ดังภาพด้านล่าง
เพื่อที่จะดูการทรานสิตนี้ กล้อง STARE จะต้องถ่ายภาพบริเวณเดียวกันตลอดทั้งคืน หลายคืนติดต่อกันเพื่อให้ได้หลายตำแหน่งส่วนมากจะใช้เวลา 3 เดือน เมื่อการถ่ายภาพเสร็จลงข้อมูลมากมายก็จะถูกจัดการโดยซอฟแวร์ หลังจากแก้ไขความผิดปกติและสัญญาณรบกวนแล้ว ก็จะสร้างกราฟแสงของดาวหลายพันดวงในบริเวณนี้ ซอฟแวร์อื่นจะถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูล หาดาวแปรแสงและดาวที่อาจเกิดทรานสิต มันจะต้องใช้ 2 หรือมากกว่าช่วงทรานสิต เพื่อหาคาบของทรานสิต หรือความแปรผัน วิธีนี้เหมาะสำหรับหาดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ที่เหมือนดวงอาทิตย์ ผลที่ได้จากจากวิธีหาความเร็วแนวรัศมีแสดงให้เห็นว่าระบบดาวเคราะห์นี้เป็น ระบบที่ธรรมดา
เลนส์ความโน้มถ่วง จะเกิดขึ้นเมื่อแสงจากวัตถุที่อยู่ด้านหลังโค้ง เนื่องจากแรงดึงดูดจากวัตถุที่อยู่ด้านหน้า ในอดีตปรากฏการณ์นี้ ใช้ศึกษาแสงจากกาแลคซีที่จางและอยู่ไกล ซึ่งแสงจะโค้งเข้าหาอีกอันหนึ่ง เมื่อไม่นานมานี้ อุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสามารถพบปรากฏการณ์นี้ของดาวในบริเวณกลางกาแลคซีของ เรา กราฟแสง (light curve) จากความโน้มถ่วงของดาว (stellar lensing) จะเรียบ ดังนั้น เมื่อมันมีดาวเคราะห์ที่สว่างพอ ซึ่งเคลื่อนที่หลังเลนส์ ก็จะเกิดการรบกวนแสงดาว ดังภาพด้านล่าง
เพื่อที่จะดูการทรานสิตนี้ กล้อง STARE จะต้องถ่ายภาพบริเวณเดียวกันตลอดทั้งคืน หลายคืนติดต่อกันเพื่อให้ได้หลายตำแหน่งส่วนมากจะใช้เวลา 3 เดือน เมื่อการถ่ายภาพเสร็จลงข้อมูลมากมายก็จะถูกจัดการโดยซอฟแวร์ หลังจากแก้ไขความผิดปกติและสัญญาณรบกวนแล้ว ก็จะสร้างกราฟแสงของดาวหลายพันดวงในบริเวณนี้ ซอฟแวร์อื่นจะถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูล หาดาวแปรแสงและดาวที่อาจเกิดทรานสิต มันจะต้องใช้ 2 หรือมากกว่าช่วงทรานสิต เพื่อหาคาบของทรานสิต หรือความแปรผัน วิธีนี้เหมาะสำหรับหาดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ที่เหมือนดวงอาทิตย์ ผลที่ได้จากจากวิธีหาความเร็วแนวรัศมีแสดงให้เห็นว่าระบบดาวเคราะห์นี้เป็น ระบบที่ธรรมดา
ที่มาข้อมูล : http://www.astroschool.in.th
คำสำคัญ
ดาว,เคราะห์,ระบบ,สุริยะ
ประเภท
Text
ลิขสิทธิ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
ผู้แต่ง หรือ เจ้าของผลงาน
myfirstbrain
วิชา
โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ
ระดับชั้น
ป.5, ป.6, ม.1, ม.2, ม.3, ม.4, ม.5, ม.6
กลุ่มเป้าหมาย
ครู, นักเรียน, บุคคลทั่วไป
-
2138 ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ /article-earthscience/item/2138-planets-outside-the-solar-systemเพิ่มในรายการโปรด