กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เผยภาพโดยตรงภาพแรกของดาวเคราะห์นอกระบบ

• ทีมสังเกตการณ์ของ JWST พบแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดจาง ๆ ในจานเศษซากรอบดาวฤกษ์อายุน้อย TWA 7 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 111 ปีแสง และหากได้รับการยืนยัน ก็จะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่กล้องโทรทรรศน์ค้นพบโดยตรง
• ดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักกันแล้วหลายพันดวงส่วนใหญ่ถูกพบด้วย วิธีทางอ้อม เช่น เงาที่เกิดขึ้นเมื่อมันเคลื่อนผ่านหน้าดาวฤกษ์ แต่งานครั้งนี้ต่างออกไปตรงที่จับภาพผู้สมัครได้ด้วยการถ่ายภาพโดยตรง
• นักวิจัยลดปัญหาที่แสงดาวฤกษ์สว่างกว่าดาวเคราะห์มากด้วย โคโรนากราฟ และการประมวลผลภาพขั้นสูง จนยืนยันแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดใกล้ TWA 7 ได้
• วัตถุผู้สมัคร TWA 7 b คาดว่ามีมวลใกล้เคียงดาวเสาร์ อุณหภูมิประมาณ 120 องศาฟาเรนไฮต์ อยู่ห่างจากดาวฤกษ์ประมาณ 50 เท่าของระยะโลก-ดวงอาทิตย์ และมีความเป็นไปได้ที่จะเป็นดาราจักรพื้นหลังประมาณ 0.34%
• หากได้รับการยืนยันว่าเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ จะเป็นกรณีที่ได้เห็นโดยตรงว่ามีดาวเคราะห์สร้าง โครงสร้างจานเศษซาก และแสดงให้เห็นว่า JWST สามารถเปิดช่วงของมวลและระยะทางที่การสังเกตการณ์เดิมเข้าถึงได้ยาก

---

ผู้สมัครดาวเคราะห์ที่พบรอบ TWA 7

• ทีมสังเกตการณ์ของ JWST ยืนยันแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดจาง ๆ ภายในจานเศษซากที่ล้อมรอบดาวฤกษ์อายุน้อย TWA 7
  • TWA 7 อยู่ห่างจากโลกประมาณ 111 ปีแสง
  • นักวิจัยมองว่าแหล่งกำเนิดแสงนี้มีความเป็นไปได้สูงที่จะเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ
  • หากได้รับการยืนยัน จะเป็นกรณีแรกที่ JWST ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงใหม่ด้วยการถ่ายภาพโดยตรง
• งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Nature
• JWST เคยยืนยันการค้นพบเดิมของดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นไปได้เมื่อเดือนมกราคม 2023 แต่การศึกษาครั้งนี้แยกออกมาในฐานะกรณีที่ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบดวงใหม่ด้วยการถ่ายภาพโดยตรง

วิธีถ่ายภาพโดยตรงและผลการสังเกตการณ์

• เหตุผลที่การถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบโดยตรงทำได้ยากคือ ความสว่างของดาวฤกษ์ กลบแสงจาง ๆ ของดาวเคราะห์รอบ ๆ
• นักวิจัยใช้ โคโรนากราฟ ของ JWST บังแสงดาวฤกษ์ที่แรง และกำจัดแสงฟุ้งที่เหลือด้วยการประมวลผลภาพขั้นสูง
• ผลคือแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดจาง ๆ ปรากฏขึ้นใกล้ TWA 7 และวัตถุผู้สมัครนี้ถูกเรียกว่า TWA 7 b
  • คาดว่ามีมวลใกล้เคียงกับดาวเสาร์
  • อุณหภูมิจากการสังเกตการณ์เบื้องต้นอยู่ที่ประมาณ 120 องศาฟาเรนไฮต์
  • ระยะห่างจากดาวฤกษ์อยู่ที่ประมาณ 50 เท่า ของระยะโลก-ดวงอาทิตย์
  • ตั้งอยู่ในช่องว่างของหนึ่งในสามวงแหวนฝุ่นของจานเศษซาก
  • ความเป็นไปได้ที่จะเป็นดาราจักรพื้นหลังอยู่ที่ประมาณ 0.34%
• TWA 7 เป็นเป้าหมายที่ได้รับความสนใจมานาน เพราะจากโลกสามารถมองเห็นจานเศษซากได้จากด้านหน้า และงานวิจัยก่อนหน้านี้เคยชี้ทางอ้อมถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ที่ยังไม่ถูกพบผ่านช่องว่างในจาน
• นักวิจัยจำลองระบบดาวเคราะห์ที่เป็นไปได้ด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ และผลลัพธ์ของภาพที่ได้สอดคล้องกับภาพสังเกตการณ์ของ JWST ทำให้ความน่าเชื่อถือสูงขึ้น
• มวลของ TWA 7 b เบากว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่เคยถูกถ่ายภาพโดยตรงจนถึงปัจจุบันประมาณ 10 เท่า เป็นกรณีที่แสดงความสามารถในการสังเกตการณ์ของอุปกรณ์ JWST
• หากแหล่งกำเนิดแสงนี้ได้รับการยืนยันว่าเป็นดาวเคราะห์นอกระบบจริง จะเป็นการค้นพบแรกที่เชื่อมโยงโดยตรงกับ ดาวเคราะห์ที่ก่อรูปจานเศษซาก รอบดาวฤกษ์
• JWST เปิดช่วงที่การสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้เข้าถึงได้ยาก ทั้งในด้านมวลของดาวเคราะห์นอกระบบและระยะห่างถึงดาวฤกษ์ จึงสามารถใช้ทำความเข้าใจความหลากหลาย ตลอดจนการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของระบบดาวเคราะห์นอกระบบได้

[GN⁺]

ความคิดเห็นจาก Hacker News

• เผื่อมีคนสงสัย ขออธิบายไว้ก่อนว่า กว่าเราจะได้ภาพของดาวดวงนี้หรือ ดาวเคราะห์นอกระบบ ดวงใดก็ตามที่มีขนาดเกิน 1 พิกเซลนั้น ยังอีกไกลมาก
  ถ้าจะถ่ายดาวดวงนี้ที่อยู่ห่างออกไป 110 ปีแสงให้ได้ความละเอียด 100×100 พิกเซล หรือประมาณไอคอนเล็ก ๆ จะต้องใช้ กล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางราว 450 กม. ซึ่งเป็นข้อจำกัดทางฟิสิกส์จากความยาวคลื่นของแสง
  ทางที่ดีที่สุดคือสร้างออปติคัลอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์บนอวกาศที่มีสองโหนดห่างกัน 450 กม. แล้วซิงก์มันให้ตรงกันในระดับ 1 ความยาวคลื่น ซึ่งเป็นโจทย์วิศวกรรมที่ยากมาก

  • อาจทำได้ดีกว่านั้นอีก โดยใช้ดวงอาทิตย์เป็น เลนส์ความโน้มถ่วง[1] และวางยานสำรวจไว้ที่จุดโฟกัสระยะ 542AU ก็จะมองเห็นพื้นผิวของดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างออกไป 98 ปีแสงได้ที่ความละเอียดระดับ 25 กม.[2]
    แม้จะเป็นโครงการที่ใหญ่มากและใช้เวลานานมาก แต่ก็ดูเหมือนยังอยู่ในขีดความสามารถทางเทคโนโลยีของมนุษยชาติในปัจจุบัน

    1. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_gravitational_lens

    2. https://www.nasa.gov/general/direct-multipixel-imaging-and-s...

  • ถ้าผลักแนวคิดนี้ไปอีก ก็จะทำให้คำอธิบายความเป็นไปได้หลายแบบของ Fermi paradox ใช้ไม่ได้
    ถ้ามองอนาคตของอารยธรรมว่าเป็น Dyson Swarm แบบที่ผมคิด เราก็จะมีโครงสร้างในวงโคจรหลายร้อยล้านชิ้นรอบดวงอาทิตย์ อยู่ประมาณระหว่างวงโคจรของดาวศุกร์กับดาวอังคาร แต่ถึงอย่างนั้นระยะห่างเฉลี่ยก็ยังราว 100,000 กม. จึงไม่ได้แออัด
    คนมักถามว่าทำแบบนั้นไปทำไม คำตอบง่ายมาก คือพื้นที่ต่อหน่วยมวลและพลังงาน ถ้ามีประชากร 10,000 ล้านคน แต่ละคนก็จะมีพื้นที่เท่าแอฟริกาเป็นของตัวเอง พร้อมงบพลังงานระดับใกล้เคียงกับพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่มาถึงโลก ซึ่งเป็นสเกลพลังงานที่ใหญ่จนจินตนาการแทบไม่ออก
    แบบนั้นเราจะไม่ได้ใช้กล้องกว้าง 450 กม. แต่จะใช้โครงสร้างในวงโคจรที่ห่างกันได้ไกลสุดราว 400 ล้านกม. ความละเอียดในการมองโลกอันไกลโพ้นจะสูงแบบนึกภาพแทบไม่ออก
    เพราะอย่างนั้น คำอธิบาย Fermi paradox แนวที่ว่าอารยธรรมขั้นสูงอาจซ่อนตัวอยู่จึงอ่อนลง เพราะคุณซ่อนจาก อารยธรรมระดับ K2 ไม่ได้

  • ถ้าจะถ่ายระบบ Alpha Centauri ที่อยู่ห่างออกไป 4.37 ปีแสง กล้องโทรทรรศน์ กระจก หรือเลนส์จะต้องใหญ่แค่ไหน?
    แล้วจะสามารถ “สแกน” พื้นที่กว้างก่อน จากนั้นนำภาพเล็กหลายภาพมาประกอบเป็นภาพเดียวได้ไหม?

  • น่าจะเจ๋งมากถ้ามีการวางแถวกล้องโทรทรรศน์อวกาศอย่างสม่ำเสมอบนวงโคจรโลกที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ และให้กล้องที่ถูกดวงอาทิตย์บังจนสื่อสารกับโลกโดยตรงไม่ได้ทำหน้าที่ รีเลย์ ต่อกันเอง
    แบบนั้นเวลาสังเกตการณ์นอกระนาบวงโคจรของระบบสุริยะ ก็จะใช้รูรับแสงสังเคราะห์ขนาด 2AU ได้ อาจจะทำหน้าที่เป็นหอดูดาวคลื่นความโน้มถ่วงได้ด้วยก็ได้
    แน่นอนว่าตอนนี้ยังใกล้เคียงนิยายวิทยาศาสตร์มากกว่าวิทยาศาสตร์ แต่แนวคิดที่ว่าสักวันหนึ่งเราอาจสร้างสิ่งแบบนั้นได้ก็ดูพอเป็นไปได้

  • หรือก็ใช้กล้องโทรทรรศน์สองตัวขึ้นไปที่อยู่ห่างกัน 450 กม. ก็ได้:

    • https://en.wikipedia.org/wiki/Aperture_synthesis

    • https://www.nature.com/articles/ncomms7852

• ชื่อของ Anne-Marie Lagrange ซึ่งเป็นหัวหน้าผู้วิจัย ฟังดูเหมาะกับนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์มาก
  ชวนสงสัยว่าเป็นญาติห่าง ๆ กับบุคคลที่จุดลากร็องฌ์ตั้งชื่อตามหรือเปล่า https://en.wikipedia.org/wiki/Lagrange_point
  อนึ่ง ก่อนหน้านี้ผมไม่รู้จัก A-M Lagrange มาก่อน แต่เส้นทางอาชีพของเธอยอดเยี่ยมจริง ๆ: https://en.wikipedia.org/wiki/Anne-Marie_Lagrange
  • ใน Scopus มีโปรไฟล์ของคนที่ใช้นามสกุล Lagrange อยู่ 390 โปรไฟล์ ไม่ใช่นามสกุลที่พบบ่อยมาก แต่ก็ไม่ถึงกับหายาก และในนั้นบางคนก็ย่อมเข้าสู่วงการวิชาการ ไม่ว่าจะเป็นลูกหลานของ Joseph-Louis หรือไม่ก็ตาม
  • ผมก็คิดแบบนั้นเป๊ะ น่าจะเป็นอีกกรณีที่ nominative determinism ทำงาน
  • อันที่จริง JWST ก็โคจรรอบ L2!

https://webbtelescope.org/contents/media/images/01F4STZH25YJ...

• เมื่อก่อนเคยสงสัยใน JWST คิดว่าถ้ารออีกหน่อยแล้วใช้ประโยชน์จากจรวดขนส่งหนักขนาดใหญ่ที่ถูกลงกว่าเดิมกับความก้าวหน้าด้าน computational imaging น่าจะเป็นการลงทุนทางวิทยาศาสตร์ที่ดีกว่า
  แต่สิ่งนี้คือจุดสูงสุดของการ สร้างมหาวิหาร เพื่อวิทยาศาสตร์ ตั้งแต่วินาทีที่เราเริ่มเข้าใจจักรวาลเป็นครั้งแรก จนถึงวินาทีที่เราตื่นจากความฝันอันยาวนานว่าตนเองคือศูนย์กลางของจักรวาลที่พระเจ้าสร้างขึ้น หินทุกก้อนที่สั่งสมมาตลอดได้ก่อร่างเป็นองค์ความรู้ในวันนี้ และตอนนี้เราไม่เพียงจินตนาการถึงโลกอื่นที่อาจเหยียบยืนได้เท่านั้น แต่ยังมองเห็นระบบอื่นทั้งระบบที่ประกอบด้วยโลกเหล่านั้นได้จริงด้วย
  ยิ่งใหญ่มากจริงๆ
  • ถ้าคิดแบบนั้น แล้วทำไมเราต้องทำอะไรสักอย่างด้วยล่ะ?
    ตรรกะแบบนี้ใช้ได้กับแทบทุกเรื่อง สุดท้ายก็กลายเป็นว่าเดี๋ยวของที่ดีกว่าจะมา งั้นก็รอไปเรื่อยๆ
    การสร้าง JWST เองก็น่าจะก่อให้เกิดความก้าวหน้าอื่นๆ ด้วย และเทคโนโลยีเหล่านั้นก็น่าจะนำไปใช้กับกล้องโทรทรรศน์ที่ดีกว่าในทางทฤษฎีได้
• ตรงที่บอกว่า “ยังมีโอกาสเล็กน้อยที่แหล่งกำเนิดอินฟราเรดที่ตรวจพบใหม่จะเป็นดาราจักรฉากหลัง” นี่ทำให้เห็นว่างานนี้ยากแค่ไหน แต่ ขนาดของความคลาดเคลื่อน ก็น่าสนใจดี
  เหมือนกับว่า “เราคิดว่าถ่ายภาพอะไรบางอย่างไว้ได้ แต่จริงๆ แล้วมันอาจเป็นหนึ่งในหลายหมื่นล้านสิ่งที่ใหญ่กว่ามากและอยู่ไกลกว่ามากก็ได้”
  • เมื่อเวลาผ่านไป เราน่าจะแยกสองความเป็นไปได้นี้ได้ด้วย การเคลื่อนที่ในวงโคจร
    แต่ถ้าเป็นวัตถุที่โคจรรอบดาวฤกษ์ขนาดค่อนข้างเล็กที่ระยะ 50AU ก็คงต้องใช้เวลานานพอสมควร
• ถ้าจะทำให้ระยะ 111 ปีแสงพอนึกภาพออกได้อีกแบบ ยานสำรวจ Voyager ยังเดินทางจากโลกไปไม่ถึง 1 วันแสงเลย
• อีกจุดที่เจ๋งของเทคนิคนี้คือ ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ไกลจากดาวฤกษ์สว่างมากเท่าไร ก็ยิ่งมองเห็นได้ง่าย จึงเอื้อกับดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดาวฤกษ์
  ในทางกลับกัน เทคนิคปัจจุบันค่อนข้างเอนเอียงไปทางดาวเคราะห์วงใน การเลื่อนดอปเพลอร์ และวิธีเส้นโค้งความสว่างต่างก็ตรวจพบดาวเคราะห์ที่โคจรใกล้ดาวฤกษ์ได้ดี
  ถ้าใช้สองเทคนิคร่วมกัน เราน่าจะเข้าใจการกระจายตัวของดาวเคราะห์ได้ดีขึ้น
• ตรงที่ว่า “เพื่อสนับสนุนการสังเกตเพิ่มเติม Lagrange และเพื่อนร่วมงานได้รันแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อทำภาพระบบดาวเคราะห์ที่เป็นไปได้ และภาพจากการจำลองก็สอดคล้องกับภาพที่กล้องโทรทรรศน์จับได้ ‘ดังนั้นเราจึงมั่นใจจริงๆ ว่ามีดาวเคราะห์อยู่’” นั้น แม้จะชอบงานนี้และไม่มีเหตุผลให้สงสัยว่าเป็นภาพจริงของดาวเคราะห์นอกระบบ แต่ก็คิดว่า การทำแบบจำลอง แบบนี้เป็นหลักฐานสนับสนุนสมมติฐานที่ค่อนข้างอ่อน
  แบบจำลองถูกสร้างจากสมมติฐาน และสมมติฐานก็ได้รับอิทธิพลจากความคาดหวัง แบบจำลองไม่ใช่ ข้อมูล
  • มันขึ้นอยู่กับว่าแบบจำลองถูกสร้างอย่างไรและถูกใช้อย่างไร ตามอุดมคติแล้ว เราควรคาดหวังว่าการสังเกตที่เป็นไปได้ส่วนใหญ่จะไม่ตรงกับแบบจำลอง
    แต่ถ้าการสังเกตจริงกลับตรงพอดี นั่นก็เป็นสัญญาณที่แรงว่าเรากำลังเห็นสิ่งที่คาดไว้ ในทางกลับกัน ถ้าไม่ตรง เราก็อาจยังไม่มั่นใจด้วยซ้ำว่าเป็นเพราะแบบจำลองผิดไปนิดหน่อยหรือไม่
• หัวข้อบน HN ผิดไปนิดหนึ่ง นี่ไม่ใช่ ภาพตรงของดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรก ที่ JWST ถ่ายได้ บทความเมื่อเดือนมีนาคมก็มีภาพดาวเคราะห์นอกระบบจาก JWST หลายภาพแล้ว: https://science.nasa.gov/missions/webb/nasas-webb-images-you...
  คำสำคัญอย่าง “discovery” หายไปจากชื่อบทความต้นฉบับ “The James Webb Space Telescope Reveals Its First Direct Image Discovery of an Exoplanet” หมายความว่า มันคือการ ค้นพบ ดาวเคราะห์ที่ไม่เคยรู้จักมาก่อนเป็นครั้งแรกด้วยการถ่ายภาพตรง
  • ตอนนี้ใส่คำว่า discovery กลับเข้าไปในชื่อแล้ว
    ชื่อที่ส่งเดิมคือ “James Webb Space Telescope reveals its first direct image of an exoplanet” ซึ่งน่าจะเป็นความพยายามโดยสุจริตเพื่อให้พอดีกับข้อจำกัด 80 ตัวอักษรของ HN ตอนนี้ย่อเป็น JWST แล้วเลยพอดี
• JWST เป็นสิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรม ขณะเดียวกันมันก็เป็นเครื่องจักรที่ออกแบบมาให้สอดคล้องกับข้อจำกัดที่จรวดทรงพลังที่สุดในยุค 1990 รับไหว
  ตอนนี้มี จรวดขนส่งหนักพิเศษ หลายรุ่นที่มีแฟริ่งขนาดมหึมาอยู่ระหว่างการพัฒนา ลองจินตนาการดูว่ากล้องโทรทรรศน์ในอนาคตจะทรงพลังได้แค่ไหน
  • หวังว่าสักวันจะมีกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังพอ จนเราได้เห็น ช่วงเวลาแบบ Van Leeuwenhoek ในระดับดาราจักร เหมือนตอนที่เขาค้นพบจุลินทรีย์ กล่าวคือวันหนึ่งเราจะมองออกไปแล้วเห็นว่าดาราจักรเต็มไปด้วยยานอวกาศอย่างกะทันหัน
  • เป็นเรื่องยากที่จะตัดสินใจสร้าง payload ระดับ JWST โดยตั้งต้นบนสมมติฐานว่าจรวดที่จะใช้ยังไม่ผ่านการพิสูจน์
    ถ้าจะปล่อยภารกิจที่วางแผนกันเป็นสิบปี คุณก็คงอยากรอให้ของที่ “กำลังพัฒนา” ได้รับการพิสูจน์ก่อน
  • ใช่ น่าเสียดายที่ไม่ได้พัฒนาเครื่องแฝดสักหนึ่งหรือสองเครื่องไปพร้อมกัน ต้นทุนเพิ่มคงไม่มากนัก และตอนนี้ก็มีจรวด SpaceX ให้ปล่อยแล้ว
• น่าตื่นเต้นมาก ดูเหมือนว่าวันหนึ่งเราอาจได้รับการค้นพบแบบนี้ในภาพความละเอียดสูงกว่าเดิม อยากฟังความเห็นจากคนที่รู้เรื่องสายนี้มากกว่า
  ช่วงเวลาที่เราได้ ภาพถ่ายจากการสังเกตโดยตรง ของดาวเคราะห์นอกระบบคล้ายโลกเป็นครั้งแรกจะเป็นจุดเปลี่ยนทางประวัติศาสตร์
  • เรื่องนั้นน่าจะเกิดขึ้นผ่าน เลนส์ความโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ มีบทความของ NASA ออกมาเมื่อไม่นานนี้
    โดยพื้นฐานคือส่งยานสำรวจออกไปไกลกว่า 550AU ในทิศตรงข้ามกับดาวเคราะห์นอกระบบเป้าหมาย แล้วหันกลับมาทางดวงอาทิตย์ เราก็จะได้ภาพความละเอียดสูงที่บิดเบี้ยวของดาวเคราะห์ดวงนั้นรอบดวงอาทิตย์ จากนั้นใช้อัลกอริทึมกู้คืนให้กลายเป็นภาพปกติได้
    เวลาการเดินทางน่าจะกินเวลาหลายสิบปี และระยะเวลาสร้างก็คงยาวนานเหมือนกัน ถึงอย่างนั้น ภายใน 40-100 ปี เราอาจได้เห็นภาพระดับ HD ของดาวเคราะห์นอกระบบที่ “อยู่ใกล้” จำนวนมากก็ได้ ถ้ายังมีชีวิตอยู่ถึงตอนนั้นคงตื่นเต้นสุดๆ
  • Nancy Grace Roman Space Telescope มีกำหนดติดตั้ง coronagraph ที่ดีกว่าเพื่อใช้เป็นตัวสาธิตเทคโนโลยี และก็ยังมีวิธีใหม่ๆ ในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ออกมาเรื่อยๆ