ความพิสดารของ “ระบบสุริยะ” ดาวประหลาดที่ไม่เหมือนใครในจักรวาล

นับตั้งแต่การค้นพบครั้งสำคัญในปี 1992 เมื่อนักดาราศาสตร์ได้รู้จัก “ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ” (exoplanet) เป็นครั้งแรก หลังจากนั้นก็มีการค้นพบดาวเคราะห์ในประเภทดังกล่าวเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และได้บันทึกลงฐานข้อมูลนับเป็นจำนวนหลายพันดวงด้วยกัน

แต่อย่างไรก็ตาม แทบจะไม่มีดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงไหนเลยที่มีลักษณะเหมือนกับโลกของเราทุกประการ นอกจากนี้ โครงสร้างระบบดาวเคราะห์ซึ่งโคจรวนรอบดาวฤกษ์ที่ค้นพบใหม่นั้น ยังแตกต่างจากระบบสุริยะของเราที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางอย่างมากด้วย

ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ในห้วงจักรวาลนั้น ถ้าไม่ได้เป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ยักษ์ ก็มักจะเป็นดาวน้ำแข็งหรือดาวที่โคจรอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของตนเองมากเกินไป จนมีอุณหภูมิร้อนแรงถึงขั้นทะลุจุดเดือดไปหลายร้อยหรือหลายพันองศาเซลเซียส ไม่ต้องพูดถึงดาวที่มีสภาพแวดล้อมเอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอย่างโลก ซึ่งหาได้ยากมากเหมือนกับงมเข็มในมหาสมุทรเลยทีเดียว

ข้อเท็จจริงเชิงสถิติข้างต้นชี้ให้เห็นว่า ระบบสุริยะของเราคือสิ่งพิสดารที่ไม่เหมือนใครในห้วงจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล ซึ่งดร. จอนติ ฮอร์เนอร์ นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นควีนส์แลนด์ของออสเตรเลีย อธิบายกับเว็บไซต์ ScienceAlert ดังนี้

“ในยุคก่อนนักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานโดยเชื่อมั่นเป็นอย่างมากว่า ระบบดาวเคราะห์อื่น ๆ ที่โคจรวนรอบดาวฤกษ์ จะต้องมีโครงสร้างและลักษณะปลีกย่อยต่าง ๆ เหมือนกับระบบสุริยะของเรา นั่นก็คือมีดาวเคราะห์บริวารที่เป็นหินแข็งตั้งอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ศูนย์กลาง ซึ่งจะต้องเป็นดาวลำดับหลัก (Main Sequence Star) ที่มีขนาดไม่ใหญ่นักแบบดวงอาทิตย์ ส่วนดาวบริวารที่อยู่ห่างไกลออกไปจะเป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์ เหมือนกับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์” ดร. ฮอร์เนอร์กล่าว

ทว่าในเวลาต่อมามีการค้นพบ “ดาวพฤหัสบดีร้อน” (Hot Jupiter) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชนิดหนึ่ง ดาวประเภทนี้มีขนาดใหญ่ยักษ์และเป็นดาวเคราะห์ก๊าซเหมือนกับดาวพฤหัสบดี แต่กลับตั้งอยู่ใกล้ชิดติดกับดาวฤกษ์ศูนย์กลาง จนชั้นบรรยากาศมีอุณหภูมิร้อนแรงถึง 1,000 องศาเซลเซียส ทั้งยังมีคาบการโคจรสั้นจนช่วงเวลา 1 ปี เท่ากับ 4.2 วันบนโลกของเราเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม ดาวพฤหัสบดีร้อนไม่ใช่สิ่งแปลกประหลาดในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราแต่อย่างใด เนื่องจากในภายหลังนักวิทยาศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์ชนิดดังกล่าวเป็นจำนวนมาก จนดูเหมือนว่าเป็นวัตถุอวกาศที่สามารถพบได้ทั่วไปในห้วงจักรวาล แต่ดาวเคราะห์ที่เป็นหินแข็งและตั้งอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ศูนย์กลาง อย่างเช่นดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร กลับหาพบได้ยากมากที่นอกระบบสุริยะ

ข้อมูลจากการสำรวจล่าสุดชี้ว่า ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชนิดที่พบได้มากที่สุดนั้น ได้แก่ “ดาวเนปจูนเล็ก” (mini-Neptune) หรือดาวเคราะห์ที่ห่อหุ้มด้วยก๊าซและมีขนาดเล็กกว่าดาวเนปจูน แต่มีขนาดใหญ่มากกว่าโลก ซึ่งดาวเนปจูนเล็กนี้ไม่มีอยู่ในระบบสุริยะของเรา

ฐานข้อมูลของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ได้รับการยืนยันแล้วว่ามีอยู่จริง ยังชี้ให้เราเห็นว่า คาบการโคจรของพวกมันส่วนใหญ่สั้นกว่าระยะเวลาที่โลกใช้โคจรรอบดวงอาทิตย์อย่างมาก โดยกว่าครึ่งมีคาบการโคจรวนรอบดาวฤกษ์ศูนย์กลางไม่ถึง 20 วัน

ด้วยสาเหตุต่าง ๆ ที่กล่าวมาข้างต้น เราอาจจะเชื่อได้ว่าระบบสุริยะเป็นระบบดาวเคราะห์ที่มีเอกลักษณ์พิเศษไม่เหมือนใครในห้วงจักรวาล โดยคุณลักษณะที่มีความพิสดารดังกล่าวสามารถให้กำเนิดชีวิต ซึ่งเราอาจจะอนุมานต่อไปได้ว่า ชีวิตก็น่าจะเป็นสิ่งที่หาได้ยากในห้วงจักรวาลเช่นกัน

ในประเด็นนี้ ดร. ฮอร์เนอร์ มองว่า ความประหลาดของระบบสุริยะอาจมาจากการที่มันเป็นระบบดาวซึ่งมีความพิเศษไม่เหมือนใครจริง ๆ หรืออาจเป็นเพราะเทคโนโลยีและความรู้ทางดาราศาสตร์ในปัจจุบันของมนุษย์ ยังไม่สูงพอที่จะทำให้ค้นพบระบบดาวที่คล้ายกับบ้านของเรา นอกจากนี้ วิธีการสำรวจที่ใช้กันอยู่อาจมีอคติบางอย่างแฝงอยู่ ซึ่งจะเป็นอุปสรรคขัดขวางการค้นพบใหม่ ๆ ได้

โดยทั่วไปแล้ว วิธีการหลักในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมีอยู่ 2 แนวทางใหญ่ด้วยกัน ได้แก่การศึกษาปรากฏการณ์ทรานซิต (transit) หรือการเปลี่ยนแปลงของแสงสว่างจากดาวฤกษ์เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนผ่านตัดหน้า อย่างเช่นดาวเทียมขององค์การนาซาที่ใช้สำรวจปรากฏการณ์ทรานซิตของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ (TESS) ซึ่งจะบอกได้ว่าระบบดาวนั้นมีดาวเคราะห์โคจรวนรอบในคาบที่สม่ำเสมอหรือไม่ รวมทั้งดาวเคราะห์นั้นมีลักษณะอย่างไรและมีองค์ประกอบเป็นธาตุใดบ้าง

อีกวิธีการหนึ่งที่ใช้ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้ คือการคำนวณความเร็วแนวเล็งหรือความเร็วแนวรัศมี (radial velocity) ซึ่งใช้ตรวจวัดการสั่นไหวของดาวฤกษ์ อันเนื่องมาจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ที่เคลื่อนผ่าน

ทั้งสองวิธีล้วนมีแนวโน้มจะตรวจพบดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาล ซึ่งมักโคจรอยู่ใกล้ชิดติดกับดาวฤกษ์มากกว่า ทำให้ดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่มีคาบการโคจรยาวนานเพราะอยู่ห่างจากดาวฤกษ์พอสมควรไม่ถูกตรวจพบ

ดร. แดเนียล เบย์ลิส นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอร์ริกของสหราชอาณาจักร บอกว่าวิธีการที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันมีข้อจำกัดสำคัญ ในกรณีที่ต้องการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในระบบที่มีดาวฤกษ์หลายดวง (multi-star system) ทั้งที่ระบบดาวแบบนี้มีอยู่มากมาย คิดเป็น 80% ของดาวฤกษ์ทั้งหมดในกาแล็กซีทางช้างเผือกเลยทีเดียว

“มันสมเหตุสมผลที่จะกล่าวว่า ยังมีดาวเคราะห์ชนิดที่พบได้ทั่วไปในห้วงจักรวาลอีกมาก ที่ไม่มีอยู่เลยแม้แต่ดวงเดียวในระบบสุริยะของเรา” ดร. เบย์ลิสกล่าว “ตัวอย่างเช่นดาวเคราะห์คล้ายโลกแต่มีขนาดใหญ่กว่าโลกสองเท่า หรือซูเปอร์เอิร์ธ (Super Earth) รวมทั้งดาวพฤหัสบดีร้อนและดาวเนปจูนเล็ก ซึ่งต่างก็เป็นสิ่งที่ขาดหายไปจากระบบสุริยะ”

“แต่นั่นจะทำให้มนุษย์ตัดสินได้ว่า บ้านของเรามีความพิเศษพิสดารที่ผิดแปลกไปจากระบบดาวอื่น ๆ อย่างมากหรือไม่นั้น นักวิทยาศาสตร์ยังไม่อาจจะสรุปได้ ตราบใดที่ยังไม่มีการสำรวจห้วงจักรวาลได้อย่างกว้างขวางทั่วถึงและละเอียดเพียงพอ” ดร. เบย์ลิสกล่าวทิ้งท้าย