ดาวเทียมล่าดาวเคราะห์

โดย วรเชษฐ์ บุญปลอด

วันที่ 18 เม.ย. 2561 สเปซเอกซ์ปล่อยจรวดฟอลคอน 9 ขึ้นสู่ท้องฟ้าในภารกิจนำดาวเทียมดวงใหม่ขึ้นสู่อวกาศ ดาวเทียมดวงนี้เป็นขององค์การนาซ่า มีชื่อว่า เทสส์ (TESS ย่อมาจาก Transiting Exoplanet Survey Satellite) เป็นดาวเทียมที่นำมาใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบ

ระบบสุริยะมีดาวเคราะห์ 8 ดวง โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ดวงอื่นอีกจำนวนมากที่เราเห็นได้บนท้องฟ้าเวลากลางคืนก็ควรจะมีดาวเคราะห์โคจรอยู่รอบๆ ด้วย เราเรียกดาวเคราะห์เหล่านั้นว่าดาวเคราะห์ต่างระบบ (Extrasolar Planet หรือ Exoplanet) ในอดีตด้วยข้อจำกัดหลายอย่าง ทั้งระยะห่างที่ไกลจากโลก ความสว่างที่น้อย ทำให้การตรวจหาดาวเคราะห์เหล่านี้เป็นไปได้ยาก นักดาราศาสตร์จึงพยายามคิดค้นวิธีการต่างๆ ที่จะช่วยให้สามารถตรวจพบดาวเคราะห์ต่างระบบได้ ไม่ว่าจะเป็นโดยทางตรงหรือทางอ้อม

วิธีหนึ่งที่ถูกนำมาใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบคือ สังเกตดาวแต่ละดวงบนท้องฟ้าเป็นระยะเวลานาน เพื่อหาว่ามีการเปลี่ยนแปลงความสว่างหรือไม่ หากดาวมีการลดลงของแสงสว่างด้วยปริมาณและคาบที่แน่นอน โดยเกิดขึ้นในรูปแบบซ้ำกันหลายครั้ง แสดงว่าเกิดจากการที่มีวัตถุเคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ ซึ่งวัตถุนั้นควรจะเป็นดาวเคราะห์ ปรากฏการณ์นี้คล้ายกับที่เราสามารถมองเห็นดาวพุธและดาวศุกร์เคลื่อนที่ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ได้ในบางโอกาส ซึ่งเมื่อถ่ายภาพดวงอาทิตย์ขณะเกิดการผ่านหน้า จะเห็นดวงอาทิตย์มีจุดดำทรงกลมขนาดเล็กเคลื่อนผ่าน หากมีสิ่งมีชีวิตทรงภูมิปัญญาอยู่ไกลออกไปในอวกาศ ก็ควรจะสามารถสังเกตเห็นได้ว่าแสงของดวงอาทิตย์ลดลงจากการผ่านหน้าของดาวเคราะห์

การค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบด้วยวิธีนี้ แสดงว่าวงโคจรของดาวเคราะห์ต้องมีระนาบเกือบอยู่ในแนวสายตาเมื่อมองจากโลก ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตสามารถบอกเราได้ถึงขนาดของดาวเคราะห์ คาบการโคจรรอบดาวฤกษ์ และรูปร่างของวงโคจร หลังจากเทสส์ถูกส่งขึ้นไปในอวกาศ ดาวเทียมได้โคจรอยู่ในวงโคจรรอบโลก โดยจะมีการปรับวงโคจรให้มีความรีสูง จุดใกล้โลกที่สุดอยู่ห่างราว 108,000 กิโลเมตร จุดไกลโลกที่สุดอยู่ห่างราว 373,000 กิโลเมตร ซึ่งเป็นบริเวณวงโคจรของดวงจันทร์ แต่ไม่มีโอกาสชนดวงจันทร์เนื่องจากระนาบวงโคจรเอียงประมาณ 40 องศา ดาวเทียมจะโคจรด้วยคาบ 13.7 วัน หรือครึ่งหนึ่งของคาบการโคจรของดวงจันทร์ หมายความว่าเมื่อดวงจันทร์โคจรรอบโลกครบ 1 รอบ เทสส์จะโคจรครบ 2 รอบ การออกแบบวงโคจรให้เป็นเช่นนี้ ช่วยให้วงโคจรของเทสส์มีเสถียรภาพเป็นระยะเวลานานอย่างน้อย 20 ปี

ดาวเทียมเทสส์ติดตั้งกล้องถ่ายภาพมุมกว้าง 4 กล้อง แต่ละกล้องมีขอบเขตภาพ 24 องศา มีเป้าหมายในการสำรวจทั่วท้องฟ้าได้ภายในเวลา 2 ปี โดยแบ่งท้องฟ้าออกเป็น 26 ส่วน แต่ละส่วนกว้าง 24 องศา ยาว 96 องศา กล้องถ่ายภาพจะถ่ายแต่ละส่วนของท้องฟ้าเป็นเวลานานอย่างน้อย 27 วัน เพื่อให้ได้ข้อมูลความสว่างของดาวภายในส่วนนั้นๆ

ภารกิจเทสส์แตกต่างจากยานเคปเลอร์ที่ใช้ค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบมาก่อนหน้านี้ โดยดาวเป้าหมายของเทสส์สว่างกว่าของเคปเลอร์ราว 30-100 เท่า ทำให้นักดาราศาสตร์อื่นสามารถศึกษาดาวที่คาดว่ามีดาวเคราะห์ได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังครอบคลุมพื้นที่บนท้องฟ้ามากกว่าโครงการเคปเลอร์ถึง 400 เท่า รวมทั้งเปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์เสนอดาว หรือวัตถุท้องฟ้าเป้าหมายเพิ่มเติมได้อีกราว 2 หมื่นดวง

เทสส์จะสังเกตดาวฤกษ์ราว 2 แสนดวง โดยนักวิทยาศาสตร์ของโครงการคาดหมายว่าจะสามารถรวบรวมข้อมูลของดาว ซึ่งพบการลดลงของแสงสว่างที่แสดงว่าอาจมีดาวเคราะห์เป็นบริวารได้หลายพันดวง ในจำนวนนี้ราว 300 ดวง คาดว่าจะเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใกล้เคียงโลกหรือใหญ่กว่าโลกไม่เกิน 2 เท่า ข้อมูลจากเทสส์จะช่วยชี้เป้าให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกร่วมกันศึกษาดาวที่คาดว่าจะมีดาวเคราะห์อย่างละเอียดต่อไป เพื่อที่จะยืนยันว่าเป็นดาวเคราะห์จริงหรือไม่ และน่าจะมีสภาพแวดล้อมเป็นอย่างไร โดยดูจากสมบัติของดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบ และระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์ถึงดาวดวงนั้น

แม้ว่าในเบื้องต้นเทสส์มีแผนจะสำรวจทั่วท้องฟ้าได้ครบทั้งหมดภายในเวลา 2 ปี แต่คาดว่าหากดาวเทียมยังคงทำงานได้ดี ภารกิจอาจขยายต่อไปได้ 10-20 ปี

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (22-29 เม.ย.)

ดาวศุกร์เป็นดาวสว่างที่เห็นอยู่ทางทิศตะวันตกในเวลาหัวค่ำ เราสามารถเห็นดาวศุกร์ได้ตั้งแต่ท้องฟ้ายังไม่มืด คือไม่นานหลังดวงอาทิตย์ตก จนกระทั่งใกล้ตกลับขอบฟ้าในเวลาประมาณ 2 ทุ่มเศษ ที่จริงการที่ดาวศุกร์สว่างมากทำให้เรามีโอกาสสังเกตดาวศุกร์ได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ตั้งแต่ดวงอาทิตย์ยังไม่ลับขอบฟ้า แต่ต้องทราบตำแหน่งที่แน่นอน ดาวศุกร์กำลังเคลื่อนที่อยู่ในกลุ่มดาววัว วันที่ 24-25 เม.ย. จะเห็นกระจุกดาวลูกไก่อยู่ทางขวามือของดาวศุกร์ที่ระยะห่าง 3.5 องศา

ดาวพฤหัสบดีอยู่ในกลุ่มดาวคันชั่ง เริ่มปรากฏเหนือขอบฟ้าทิศตะวันออกตั้งแต่เวลาประมาณ 2 ทุ่ม หรือก่อนหน้านั้นเล็กน้อย อยู่สูงสุดบนฟ้าด้านทิศใต้ในเวลาตี 1 ครึ่ง และเคลื่อนไปอยู่ใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันตกในเวลาเช้ามืด ดาวอังคารและดาวเสาร์อยู่ในกลุ่มดาว
คนยิงธนู ดาวเสาร์ขึ้นก่อน โดยอาจเริ่มเห็นได้ตั้งแต่เวลาประมาณ 5 ทุ่มครึ่ง ดาวอังคารตามขึ้นมาในอีกราว 1 ชั่วโมงถัดมา ดาวเคราะห์ทั้งสองเคลื่อนสูงขึ้นจนไปอยู่สูงทางทิศใต้ในเวลาเช้ามืด สังเกตได้ว่าดาวอังคารมีสีค่อนไปทางส้มและสว่างกว่าดาวเสาร์ซึ่งมีสีทอง

ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งนอกเหนือจากดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวอังคารที่อยู่บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืด ดาวพุธทำมุมห่างจากดวงอาทิตย์ที่สุดในวันที่ 30 เม.ย. ช่วงนี้จึงเป็นช่วงที่มีโอกาสเห็นดาวพุธได้ดีหากท้องฟ้าไม่มีเมฆมากนัก โดยปรากฏอยู่บริเวณกลุ่มดาวปลาและซีตัส

สัปดาห์นี้เป็นข้างขึ้น ดวงจันทร์อยู่บนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ เห็นเป็นเสี้ยวสว่างเกือบครึ่งดวงในช่วงแรก จากนั้นสว่างครึ่งดวงในวันที่ 23 เม.ย. วันถัดไปมองเห็นดวงจันทร์อยู่ใกล้ดาวหัวใจสิงห์ในกลุ่มดาวสิงโตที่ระยะ 5 องศา พื้นที่ด้านสว่างบนดวงจันทร์เพิ่มขึ้นจนเต็มดวงในต้นสัปดาห์ถัดไป

สาเหตุสำคัญที่ทำให้อากาศร้อนในประเทศไทยสำหรับช่วงนี้อันเนื่องมาจากพื้นดินบริเวณประเทศไทยกำลังอยู่ในแนวตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ เราจะเห็นดวงอาทิตย์อยู่เหนือศีรษะในเวลาเที่ยง โดยวันที่ 27 เม.ย. 2561 เวลาประมาณ 12.16 น. ดวงอาทิตย์จะอยู่ตรงศีรษะของคนกรุงเทพฯ อย่างไรก็ตาม ไม่ได้หมายความว่าวันนั้นอากาศจะร้อนที่สุด เพราะตำแหน่งดวงอาทิตย์เป็นเพียงปัจจัยหนึ่งเท่านั้น มีความเป็นไปได้ที่อากาศในวันนั้นอาจไม่ร้อนมากด้วยซ้ำไป เนื่องจากมีเมฆและฝนมาช่วยไว้

สถานีอวกาศนานาชาติโคจรรอบโลกที่ความสูงประมาณ 400 กิโลเมตร ปรากฏให้เห็นได้ด้วยตาเปล่าเมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบ โดยมีลักษณะเป็นดาวสว่างเคลื่อนที่บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืดหรือหัวค่ำ สัปดาห์นี้ที่สว่างและน่าสนใจมีดังนี้

วันพฤหัสบดีที่ 26 เม.ย. 2561 กรุงเทพฯ และบริเวณใกล้เคียงเห็นสถานีอวกาศเริ่มปรากฏใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันตกเฉียงใต้ขณะออกจากเงามืดของโลกในเวลา 05.10 น. จากนั้นเคลื่อนสูงขึ้นไปทางซ้ายโดยผ่านใกล้ดาวอังคาร ก่อนจะถึงจุดสูงสุดทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในเวลา 05.13 น. ที่มุมเงย 59 องศา แล้วเคลื่อนต่ำลง สิ้นสุดการมองเห็นใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออกเฉียงเหนือในเวลา 05.16 น.

วันศุกร์ที่ 27 เม.ย. 2561 สถานีอวกาศเริ่มปรากฏขณะออกจากเงามืดของโลกทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในเวลา 04.20 น. ที่มุมเงย 21 องศา ซึ่งใกล้เคียงกับช่วงที่ถึงจุดสูงสุด จากนั้นเคลื่อนต่ำลงไปทางซ้าย สิ้นสุดการมองเห็นใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออกในเวลา 04.23 น.

วันเสาร์ที่ 28 เม.ย. 2561 สถานีอวกาศเริ่มปรากฏขณะออกจากเงามืดของโลกทางทิศตะวันตกในเวลา 05.03 น. ที่มุมเงย 24 องศา จากนั้นเคลื่อนสูงขึ้นไปทางขวา ถึงจุดสูงสุดทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือในเวลา 05.05 น. ที่มุมเงย 31 องศา แล้วเคลื่อนต่ำลง สิ้นสุดการมองเห็นใกล้ขอบฟ้าทิศเหนือในเวลา 05.08 น. (เวลาอาจคลาดเคลื่อนได้เล็กน้อย)