การค้นหาดาวเคราะห์ นอกสุริยจักรวาล

สุริยจักรวาลของเรามีดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลาง และมีดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ต่าง ๆ เป็นบริวารรวมกันทั้งสิ้น 65 ดวง นอกจากดาวเคราะห์และดวงจันทร์เหล่านี้แล้ว สุริยจักรวาลยังมีดาวหางและดาวเคราะห์น้อย (asteroid) อีกหลายหมื่นดวง แต่ถึงจะมีดาวจำนวนมากดวงปานนี้ก็ตาม โลกกลับเป็นดาวเคราะห์ของสุริยจักรวาลดวงเดียวเท่านั้นที่มีมนุษย์อยู่

คำถามที่นักปราชญ์ นักปรัชญา นักวิทยาศาสตร์ และประชาชนทั่วไป ได้พยายามจะตอบมานานหลายพันปีแล้ว ก็คือมนุษย์ต่างดาว ต่างกาแล็กซี ต่างจักรวาล มีหรือไม่มี และถ้ามี มนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตที่ฉลาดเฉลียวเหล่านั้น จุติอยู่บนดาวดวงใด และดาวดวงนั้นสติอยู่ที่ตรงส่วนใดของจักรวาล (universe)

จักรวาลที่นักวิทยาศาสตร์รู้จัก มีขนาดกว้างใหญ่อภิมโหฬารสุด ๆ นักดาราศาสตร์ประมาณว่า จักรวาลมีดาวฤกษ์ทั้งหมดประมาณ 1057 ดวง (เลข 1 ที่มีศูนย์ตามหลัง 57 ลูก) กาแลกซีทางช้างเผือก(Milky Way) ซึ่งมีสุริยจักรวาลเป็นเพียงส่วนหนึ่งนั้น มีดาวฤกษ์ทั้งสิ้น 4 พันล้านดวง 10% ของดาวฤกษ์เหล่านี้ (หรือ 400 ล้านดวง) มีลักษณะและรูปพรรณสัณฐาน เหมือนดวงอาทิตย์ และถ้าเราคิดว่า 10% ของดวงอาทิตย์เหล่านี้มีดาวเคราะห์ นั่นก็แสดงว่า ทางช้างเผือกทั้งกาแล็กซีมีดาวเคราะห์ 40 ล้านดวง และถ้าเราเป็นคนมองจักรวาลในแง่ร้ายมาก คือเราคิดว่าโอกาสที่ดาวเคราะห์เหล่านี้ จะมีมนุษย์อยู่เป็นเพียง 1 ใน 10 ล้านดวง และถ้าเราเป็นคนมองจักรวาลในแง่ร้ายมาก คือ เราคิดว่าโอกาสที่ดาวเคราะห์เหล่านี้ จะมีมนุษย์อยู่เป็นเพียง 1 ใน 10 ล้าน เราก็จะได้ว่า ทางช้างเผือกน่าจะมีโลกมนุษย์ถึง 40 โลก และเมื่อจักรวาล(universe) มี 1012 กาแล็กซี นั่นก็หมายความว่าจักรวาลนั้น มีโลกที่มีมนุษย์อาศัยอยู่ถึง 40 ล้าน ล้าน โลก

แต่เหตุใด เราจึงไม่เคยเห็นโลกเหล่านี้ และไม่เคยเห็นแม้แต่ดาวเคราะห์ต่างจักรวาลสักดวงเลย ดาวที่เราเห็น ๆ อยู่ทุกคืนนั้น ต่างก็เป็นดาวฤกษ์ทั้งสิ้น

ประวัติศาสตร์ได้จารึกว่าในอดีตการศึกษา หรือการมีจิตนนาการเกี่ยวกับมนุษย์ต่างดาว หรือต่างจักรวาลอาจจะนำมาซึ่งพิษภัย เช่น ในปี พ.ศ. 2143 ที่จัตุรัสแห่งหนึ่งในกรุงโรม Giordano Bruno ได้ถูกพิพากษาให้ตายทั้งเป็นด้วยการถูกเผาเปลือย ในฐานะที่มีความคิดว่ามีมนุษย์อาศัยอยู่บนดาว ดวงอื่น

จึงนับเป็นเรื่องดีที่ปัจจุบัน ใครก็ตามที่เชื่อเหลือเกินว่า จักรวาลนี้มีมนุษย์ต่างดาว จะไม่ถูกพิพากษาเยี่ยงนั้นอีกต่อไป และถ้าคน ๆ นั้นเห็นโลกมนุษย์ เขาก็จะได้รับการสดุดี การสรรเสริญ และข่าวการค้นพบของเขาก็จะปรากฏในหน้าหนังสือพิมพ์ทั่วโลก

ในความคิดทั่วไป การค้นหาดาวเคราะห์ที่กำลังโคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ น่าจะป็นเรื่องง่าย แต่จริง ๆ แล้วไม่ง่ายเลย ขั้นตอนการค้นหา จะเริ่มโดยนักดาราศาสตร์ หาดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิ ขนาด และอายุใกล้เคียงดวงอาทิตย์ก่อน เมื่อได้ดาวฤกษ์ตามสเป็กแล้ว เขาจึงมองหาดาวเคราะห์ต่อ แต่การที่จะเห็นดาวเคราะห์ บริวารของดาวฤกษ์ดวงนั้นเป็นเรื่องที่ยากมาก เพราะดาวฤกษ์ตามธรรมดา จะสุกสว่างกว่าดาวเคราะห์ประมาณ 100 ล้านเท่า ดังนั้นแสงจากดาวฤกษ์จะกลบแสงจากดาวเคราะห์หมด ทำให้เรามองดาวเคราะห์ไม่เห็น ความยากลำบากในการค้นหาดาวเคราะห์ ด้วยวิธีนี้ จึงเปรียบเสมือนการพยายามมองหา หิ่งห้อยที่บินผ่านบ้านหลังใหญ่ ที่กำลังถูกไฟไหม้ จากตำแหน่งเกิดเหตุ 1 ล้านกิโลเมตร แต่หากจะใช้วิธีสังเกตดาวฤกษ์ ขณะที่มีดาวเคราะห์โคจรตัดหน้าก็ไม่ให้ผล เช่นกัน เพราะดาวเคราะห์มีขนาดเล็ก เมื่อเปรียบเทียบกับดาวฤกษ์ และเคลื่อนที่ช้าอีกต่างหาก ดังนั้นเวลาดาวเคราะห์โคจรตัดหน้าดาวฤกษ์ ความสว่างของดาวฤกษ์ จึงปรากฏ "ไม่เปลี่ยนแปลง" และเมื่อความสว่างไม่เปลี่ยนแปลง เราก็เลยคิดไปว่าไม่มีอะไรโคจรตัดหน้าเลย

วิธีการที่นักดาราศาสตร์ นิยมใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์ คือวิธีที่ต้องอาศัยปรากฏการณ์ ดอปเปลอร์ (Doppler effect) ซึ่งพบโดย C. Doppler ในสมัยคริสต์ศตวรรษที่ 19 โดยท่านได้พบว่าเสียงหวูด ของรถไฟจะเปลี่ยนความถี่ ขณะรถไฟวิ่งเข้าหา หรืออกจากผู้สังเกต นักดาราศาสตร์ได้อาศัยหลักการนี้ ในการค้นหาดาวเคราะห์ โดยยึดถือว่าเวลาดาวเคราะห์ โคจรไปรอบ ๆ ดาวฤกษ์ ดาวทั้งสองมีแรงดึงดูดกัน และกัน แรงดึงดูดนี้จะทำให้ดาวทั้งคู่โคจรไปรอบ ๆ จุด ๆ หนึ่งโดยมีวงโคจรที่ต่างกัน ยกตัวอย่าง เช่น ในกรณีของดาวพฤหัสบดีกับดวงอาทิตย์ น้ำหนักที่มหาศาลของดาวพฤหัสบดี จะมากพอที่จะทำให้ดาวพฤหัสบดี มีความเร็ว 10 กิโลเมตร/วินาที และดวงอาทิตย์มีความเร็ว 12 เมตร/วินาที ดังนั้นเมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ คลื่นแสงที่พุ่งจากดวงอาทิตย์ ถึงโลกจะมีความถี่มากขึ้น หากดวงอาทิตย์พุ่งเข้าหาโลก และจะมีความถี่ลดลง เมื่อดวงอาทิตย์พุ่งออกจากโลก การวัดความถี่เป็นอีกนัยหนึ่งการวัดความยาวคลื่นแสงของดวงอาทิตย์ ที่เปลี่ยนแปลง สามารถจะบอกได้ว่าดาวเคราะห์ ที่โคจรอยู่รอบดวงอาทิตย์มีมวลมากเพียงใด สำหรับในกรณีของดวงอาทิตย์นั้น นักดาราศาสตร์ได้พบว่าความยาวคลื่นแสง มีค่าขึ้น – ลง อยู่ในช่วง + 0.0003% ของความยาวคลื่นปกติ ดังนั้นเมื่อตัวเลขปรากฏออกมาในลักษณะนี้ นักดาราศาสตร์ก็สามารถอ้างได้เลยว่า เพราะดวงอาทิตย์มีดาวเคราะห์ที่มีน้ำหนักพอ ๆ กับดาวพฤหัสบดี เป็นบริวาร โดยไม่จำเป็นต้องเป็นดาวพฤหัสบดีเลย ดังนั้น เมื่อโลกมีน้ำหนักเบากว่าดาวพฤหัสบดีเข้าไปอีก คือเบากว่าดวงอาทิตย์ถึง 3 แสนเท่า การสังเกตเห็นโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์อื่น ๆ โดยใช้วิธีนี้จึงยากยิ่งขึ้นเป็นตรีคูณ

ในปี พ.ศ.2538 M. Mayor และ D. Queloz ได้ ประกาศว่าเขาเห็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง โคจรรอบดาวม้าบิน (51 Pegasi) และ G. Marcy กับ P. Butler ก็ประกาศว่าเขาได้เห็นดาวเคราะห์อีกดวง โคจรอยู่รอบดาวหมีใหญ่ (47 Ursae Majoris) เช่นกัน ซึ่งก็ไม่เป็นที่น่าแปลกใจ เพราะดาวฤกษ์ทั้งสองดวงนี้มีอายุ และอุณหภูมิคล้ายดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ที่เห็นก็มีขนาดพอ ๆ กับดาวพฤหัสบดีของ สุริยจักรวาลเรา

แต่ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงที่พบใหม่นี้ โคจรใกล้ดาวฤกษ์ทั้งสองมากเกินไป คือดาวเคราะห์ ที่โคจรรอบ ๆ 51 pegasi นั้นอยู่ห่างออกไปเพียง 8 ล้านกิโลเมตรเท่านั้นเอง แทนที่จะอยู่ห่าง 800 ล้านกิโลเมตร การอยู่ใกล้มากเช่นนี้ ทำให้อุณหภูมิของดาวเคราะห์สูงถึง 1,300 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงเกินกว่าที่สิ่งมีชีวิตจะอาศัยอยู่ได้

และเมื่อเร็ว ๆ นี้ นักดาราศาสตร์อีกลุ่มหนึ่ง รายงานว่า ความแปรปรวนของแสงที่เปล่งออกมาจาก 51 pegasi นั้น เกิดจากการเคลื่อนไหวของผิวดาวฤกษ์ดวงนั้น หาได้เกิดจากการมีดาวเคราะห์โคจรรอบมันใด ๆไม่ ซึ่งถ้าการคัดค้านนี้เป็นจริง นั่นก็หมายความว่า ทฤษฎีการกำเนิดดาวเคราะห์ยังคงใช้ได้ต่อไป แต่ถ้าไม่เป็นความจริงนั่นก็หมายความว่า ทฤษฎีการกำเนิดดาวเคราะห์ต้องนำมาเขียนใหม่หมด

ขณะนี้ทุกวันนี้ การค้นหาดาวเคราะห์ต่างจักรวาลกำลังทำให้เรารู้ว่า มีดาวเคราะห์อีกหลายดวง ที่กำลังโคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ชื่อ Rho Cancri A, Tau Bootes A, Upsilon Andromedae และ Rho Coronae Borealis ซึ่งนักดาราศาสตร์กำลังศึกษารายละเอียดต่าง ๆ ของดาวเคราะห์เหล่านี้อยู่

เราหวังว่าวันหนึ่งในอนาคตอันไกลโพ้นเมื่อเทคโนโลยีการเดินทางในอวกาศพัฒนาถึงระดับที่ทำให้มนุษย์สามารถเดินทางด้วยความเร็ว 160 กิโลเมตร/วินาที(ซึ่งเร็วกว่าความเร็วปัจจุบัน ถึง 10 เท่า) มนุษย์ก็ยังต้องการเวลานานถึง 8,000 ปี กว่าจะเดินทางถึงดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ ที่สุดชื่อ Proxima Centauri และถ้าเขาเห็นดาวเคราะห์บริวารของดาวดวงนี้ มีบรรยากาศและเห็นก๊าซออกซิเจน เห็นคาร์บอนไดออกไซด์ เห็นรูโหว่โอโซน เห็นสาร Chlorofluorocarbon (CFC) เห็นการเผาป่า เขาก็จะรู้ว่าดาวเคราะห์ดวงนั้น มีคนอาศัยอยู่แน่ๆ ครับ

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)