World

ดาวเคราะห์นอกระบบ 'Auroral' สามารถช่วยเพิ่มการค้นหาชีวิตมนุษย์ต่างดาว

การปล่อยแสงออโรร่าที่รุนแรงจากดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดในจักรวาลอาจเป็นวิธีใหม่ในการตามล่าหาดาวเคราะห์หินที่อาจมองไม่เห็น เมื่อโลกเคลื่อนตัวผ่านสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ มันสามารถสร้างคลื่นวิทยุระเบิดได้ ผลกระทบคล้ายกับที่นักดาราศาสตร์คนหนึ่งได้ทำการศึกษาอย่างใกล้ชิดในระบบสุริยะ: การปล่อยคลื่นวิทยุเป็นระยะที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวพฤหัสบดีกับ Io ของดวงจันทร์ ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุอันทรงพลัง นักวิจัยได้ระบุดาวหลายดวงที่เปล่งกิจกรรมปากโป้ง พวกเขากล่าวว่าแต่ละคนสามารถเป็นเจ้าภาพในโลกใบเล็กได้ เมื่อดาวหมุนรอบ สนามแม่เหล็กของมันจะกวาดไปในอวกาศ ทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่มีประจุซึ่งพัดมาจากพื้นผิวดาวและพัดพาไปโดยลมของดาวฤกษ์ หากดาวเคราะห์โคจรใกล้กับดาวฤกษ์ที่กำลังหมุนอยู่มาก มันสามารถเร่งอนุภาคเหล่านั้นได้ ทำให้เกิดแสงวาบในคลื่นวิทยุความถี่ต่ำ แฟลชดังกล่าวสามารถตรวจจับได้ง่ายในข้อมูลจากอาร์เรย์ความถี่ต่ำ (LOFAR) ซึ่งเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุของยุโรปที่ทำงานที่ความถี่ต่ำสุดที่สามารถสังเกตได้จากโลก LOFAR อยู่ท่ามกลางการสำรวจคลื่นวิทยุความถี่ต่ำในทุ่งกว้าง สแกนท้องฟ้าเพื่อหาแหล่งที่มา เมื่อแยกวิเคราะห์ข้อมูลที่เผยแพร่ครั้งแรกในปี 2019 ซึ่งครอบคลุมท้องฟ้าประมาณหนึ่งในห้าของซีกโลกเหนือ นักวิจัยระบุสัญญาณวิทยุที่น่าสงสัยจากดาวแคระแดง 19 ดวง แสงวูบวาบจากดาวห้าดวงถูกระบุว่าเป็นการคาดการณ์ที่ตรงกันอย่างใกล้ชิดว่าดอกไม้ไฟออโรร่าของดาวเคราะห์ควรมีลักษณะอย่างไรเมื่อมองจากที่ไกลออกไปหลายปีแสง ผลลัพธ์เหล่านี้ปรากฏในการศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Nature Astronomy และกระดาษเตรียมพิมพ์ฉบับต่อมาได้ลดจำนวนผู้สมัครลงเหลือสี่ดาว Joseph Callingham หัวหน้าทีมวิจัยของ Nature Astronomy นักดาราศาสตร์วิทยุที่ Leiden University ในเนเธอร์แลนด์กล่าวว่า “เราไม่เห็นแนวโน้มที่เราคาดหวังหากการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเกิดจากกิจกรรมของดาวฤกษ์ ดาวทั้งสี่ดวงค่อนข้างนิ่ง ซึ่งหมายความว่าไม่น่าจะปล่อยแสงแฟลร์ขนาดใหญ่ที่สามารถเลียนแบบสัญญาณออโรราจากโลกโคจรใกล้ได้ การล่าดาวเคราะห์ เป็นเวลาหลายปีที่นักดาราศาสตร์ได้ออกล่าหาสัญญาณของดาวเคราะห์ที่มีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ของพวกมัน โดยเน้นไปที่ส่วนย่อยของดวงอาทิตย์ที่คิดว่าจะเอื้อต่อการค้นหามากที่สุด อย่างไรก็ตาม แทนที่จะมุ่งเป้าไปที่ดวงดาวใดดวงหนึ่ง คัลลิงแฮมและเพื่อนร่วมงานของเขากลับอาศัยการสำรวจท้องฟ้าที่มองไม่เห็นของ LOFAR ซึ่งช่วยให้สามารถล่าสัตว์ได้อย่างเป็นกลางมากขึ้น Gregg Hallinan นักดาราศาสตร์จาก California Institute of Technology ซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของทีมกล่าวว่า “นี่เป็นผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมจริงๆ” “ไม่มีใครสามารถทำเช่นนี้ได้ ในทางที่เป็นกลาง” แม้จะมีขนาดที่เล็ก ในแง่ของกิจกรรมของดาว ดาวแคระแดงจำนวนมากก็เจาะได้ดีกว่าเฟเธอร์เวท ซึ่งทำให้ดาวเคราะห์ดวงใดก็ตามที่โคจรรอบไปด้วยแสงแฟลร์ที่มีพลังมาก โดยปกติ ยิ่งดาวแคระแดงหมุนเร็วขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งทำให้เกิดแสงแฟลร์มากขึ้นเท่านั้น แต่แม้แต่ดาวที่หมุนช้า เช่น จากการสำรวจของ LOFAR ก็สามารถทำให้พวกมันเรอออกมาได้ในบางครั้ง ในการศึกษาครั้งต่อๆ ไป ทีมงานได้พยายามแยกแยะไม่ให้วูบวาบเป็นแหล่งกำเนิดแสงวาบที่พบในการสำรวจทางวิทยุของ LOFAR ในการทำเช่นนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลทางแสงจากดาวเทียม Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ของ NASA เพื่อตรวจสอบระดับกิจกรรมของดาวฤกษ์เป้าหมายอีกครั้ง งานวิจัยดังกล่าวถูกโพสต์ทางออนไลน์ที่เซิร์ฟเวอร์ preprint arXiv.org และจะเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ในขณะที่พบว่าหนึ่งในห้าดาวเงียบที่ถูกระบุก่อนหน้านี้กำลังวูบวาบอย่างแข็งขันในข้อมูล TESS แต่อีกสี่ดวงยังคงนิ่งอยู่ ซึ่งทำให้กรณีของดาวเคราะห์ที่หมุนวนเป็นสาเหตุของคลื่นวิทยุที่เห็นได้ชัด Benjamin Pope นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ในออสเตรเลียกล่าวว่า “โดยพื้นฐานแล้วเราสามารถฆ่า [flares as the cause] สำหรับดาวฤกษ์ที่กระฉับกระเฉงน้อยที่สุดได้เพราะมันไม่ลุกเป็นไฟเลย ผู้เขียนคนแรกของบทความที่สอง แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถพูดได้ว่าสัญญาณเหล่านี้เชื่อมโยงกับโลกที่ซ่อนอยู่อย่างแน่นอน เทคนิคการตรวจหาดาวเคราะห์ที่โตแล้วอื่นๆ นั้นว่างเปล่าสำหรับดาวทั้งสี่ดวงแต่ละดวง “ฉันไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าพวกเขาเป็นดาวเคราะห์ และฉันพยายามแล้ว” โป๊ปกล่าว ความพยายามส่วนใหญ่ในการค้นหาดาวเคราะห์ที่เสนอเริ่มขึ้นเมื่อปีที่แล้วเมื่อนักวิจัยประกาศการค้นพบผู้สมัครคนแรกสำหรับการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวกับดาวเคราะห์ GJ 1151 ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่ดาวที่เงียบสงบ สองทีมที่แยกจากกันพยายามและล้มเหลวในการตรวจจับการวอกแวกเป็นระยะในการเคลื่อนที่ของ GJ 1151 ซึ่งน่าจะเกิดขึ้นจากสหายที่แนะนำโดยข้อมูล LOFAR ซึ่งเป็นโลกที่มีมวลประมาณหนึ่งโลกที่โคจรรอบดาวฤกษ์ทุกๆ สองสามวัน โดยค่อยๆ ดึงไปๆ มาๆ . นี่เป็นข่าวน้อยกว่าดาวฤกษ์สำหรับนักวิจัยที่กระตือรือร้นที่จะค้นหาวิธีการเพิ่มเติมในการค้นหาและศึกษาโลกนอกระบบสุริยะของเรา Suvrath Mahadevan นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย ซึ่งช่วยตามล่าหาดาวเคราะห์สมมุติของ GJ 1151 แต่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่สองครั้งนี้ กล่าวว่าแม้ว่าดาวเคราะห์อาจจะหักหลังการปรากฏตัวของพวกมันด้วยแสงออโรร่า แต่การยืนยันเบื้องต้นของเทคนิคนี้เป็นสิ่งจำเป็น . “ในครั้งแรก คุณอยากเห็นหลักฐานหลายบรรทัดมาบรรจบกันจริงๆ” เขากล่าว ข้อมูลจากเทคนิคการล่าดาวเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นควรประกบกับคลื่นวิทยุเป็นระยะที่ LOFAR หรือหอสังเกตการณ์อื่นที่คล้ายคลึงกันเห็น ซึ่งแต่ละอันก็สะท้อนอีกอันหนึ่งเพื่อเปิดเผยการมีอยู่ของโลกโดยสรุป “แล้วฉันรู้สึกเหมือนคุณเปิดสนาม” Mahadevan กล่าว “มันกลายเป็นเครื่องมือการค้นพบครั้งต่อไปของเรา” สำหรับตอนนี้ Callingham และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังเพิ่มการค้นหาเป็นสองเท่า โดยให้เวลาเพิ่มเติมใน LOFAR สำหรับการติดตามผลการสังเกตการณ์ GJ 1151 และดำเนินการเจาะลึกข้อมูลการสำรวจท้องฟ้าของหอดูดาวต่อไป ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า การอัพเกรดเป็น LOFAR รวมถึงการเปิดตัวสิ่งอำนวยความสะดวกที่ทรงพลังยิ่งกว่าที่เรียกว่า Square Kilometer Array จะมอบโอกาสในการค้นพบมากยิ่งขึ้น การประกาศรายชื่อผู้สมัครดาวเคราะห์ออโรราเพิ่มเติมดูเหมือนหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดาวเทียมสเต็ปปิ้งสโตน แรงผลักดันเบื้องหลังความพยายามเหล่านี้เป็นมากกว่าความอยากรู้ทางวิชาการ ดาวแคระแดง (หรือดาวแคระ M ตามที่นักดาราศาสตร์มักเรียกอย่างสับสน) ไม่เพียงแต่เป็นดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดในจักรวาลเท่านั้น แต่ยังเป็นดาวที่มีอายุยาวนานที่สุดและมีจำนวนมากที่สุดด้วย การประมาณการบางอย่างทำให้ดวงดาวในจักรวาลมากถึง 75 เปอร์เซ็นต์เท่ากับดาวแคระ M และแต่ละดวงสามารถส่องแสงได้หลายแสนล้าน—แม้กระทั่งล้านล้านปี ที่สำคัญที่สุด การคาดการณ์ทางสถิติจากการสำรวจหลายครั้งบ่งบอกว่าดาวแคระ M เกือบทุกดวงมีดาวเคราะห์อย่างน้อยหนึ่งดวง ด้วยตัวเลขดิบเพียงอย่างเดียว ดูเหมือนว่าโลกแคระ M เป็นตัวแทนของอสังหาริมทรัพย์ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ของจักรวาล ไม่ว่าสถานที่เหล่านั้นจะมีชีวิตหรือไม่ก็ตาม แต่การศึกษาอย่าง Callingham’s สามารถช่วยยุติการอภิปรายได้ ไม่มีใครคาดคิดว่าดาวเคราะห์ดวงใดที่ฝังอยู่ภายในสนามแม่เหล็กของดาวแคระ M จะสามารถอยู่อาศัยได้ โลกดังกล่าวจะแผดเผาโดยดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เคียงจนน้ำที่เป็นของเหลวซึ่งเป็นรากฐานแห่งชีวิตอย่างที่เรารู้จักไม่สามารถคงอยู่บนพื้นผิวของมันได้ แต่พวกเขาสามารถช่วยนักวิจัยตอบคำถามพื้นฐานเพิ่มเติมว่าดาวแคระ M มีอิทธิพลต่อลูกของดาวเคราะห์อย่างไร ตัวอย่างเช่น ความชื่นชอบของดาวเหล่านี้ในการปะทุที่เกินขนาด สามารถกวาดล้างชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้ แต่ดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็กแรงสูงอาจได้รับการปกป้องอย่างเพียงพอเพื่อรักษาอากาศอันมีค่าของมันไว้ นักดาราศาสตร์สามารถแยกแยะระหว่างดาวเคราะห์ในชั้นบรรยากาศและดาวเคราะห์ที่ไม่มีอากาศได้ในระบบที่ได้รับการคัดเลือกเพียงไม่กี่ระบบ แต่ในปัจจุบันนี้ยังไม่มีวิธีที่เชื่อถือได้ในการวัดสนามแม่เหล็กของโลกใบเล็ก ตามผลงานของปริญญาเอก นักศึกษา Robert Kavanagh และรองศาสตราจารย์ Aline Vidotto ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่ Leiden University การสังเกตการณ์แสงออโรร่าอาจทำอย่างนั้นได้ หากความแรงของแสงวาบเป็นสัดส่วนกับความเข้มของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ การศึกษาดาวเคราะห์แคระ M ที่มีแสงออโรร่ายังสามารถตรวจสอบความหนาแน่นและความเร็วของลมดาวฤกษ์ของดาวฤกษ์แม่ข่ายได้อีกด้วย ตามรายงานของ Vidotto (ทั้ง Vidotto และ Kavanagh ไม่เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาใหม่ทั้งสอง) การวัดดังกล่าวสามารถช่วยให้นักดาราศาสตร์ระบุความถี่ที่ดาวแคระ M ประสบกับการพุ่งออกของมวลโคโรนา อนุภาคขนาดมหึมาที่เหมือนกับแสงแฟลร์ อาจเป็นข่าวร้ายสำหรับดาวเคราะห์ใกล้เคียง “ฉันคิดว่า [with this technique] เราจะเรียนรู้มากขึ้นเกี่ยวกับตัวดาวเอง” Vidotto กล่าว แน่นอนว่าทั้งหมดนั้นป้อนเข้าสู่ความลึกลับที่ยังไม่ได้แก้ของความสามารถในการอยู่อาศัยของดาวแคระ M และปริศนาที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นมักจะพบที่ใดในดาวเคราะห์ที่มีชีวิตในจักรวาล “ดาวเคราะห์ไม่ได้อยู่อย่างโดดเดี่ยว พวกเขาอยู่รอดได้รอบดาวของพวกเขา” Mahadevan กล่าว “ฉันคิดว่าหัวใจของ [understanding M dwarf habitability] เข้าใจกิจกรรมแม่เหล็กและสนามแม่เหล็กของดาวเหล่านี้จริงๆ” เกี่ยวกับผู้เขียน Nola Taylor Tillman เป็นนักเขียนด้านวิทยาศาสตร์ที่ให้ความสำคัญกับอวกาศและดาราศาสตร์ ติดตาม Nola Taylor Tillman บน Twitter

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Back to top button