เมื่อประมาณกลางเดือนกรกฎาคม ปี พ.ศ. 2555 ที่ผ่านมา สถาบัน
Planetary Habitability Laboratoryจากมหาวิทยาลัย
Universided de Puerto Rico (หรือ PHL@UPR) ได้จัดอันดับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่เอื้อต่อการดำรงชีวิตมากที่สุด 5 อันดับ การจัดอันดับมีน่าจะสืบเนื่องจากการถกเถียงเรื่องการมีอยู่ของดาวนอกระบบสุริยะที่ชื่อ
Gliese581g ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ห้าของระบบดาวเคราะห์ชื่อ
Gliese581 (หรือก็คือชื่อของดาวฤกษ์ของระบบนั้น) ซึ่งนักดาราศาสตร์เชื่อว่า ดาวที่กำลังเป็นข้อถกเถียงนี้เป็นดาวที่เหมาะสมต่อสรรพชีวิตบนโลกของเรามากที่สุดเท่าที่เคยพบมา ประกอบกับโครงการการออกตามล่าหาดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้อีกหลายโครงการ เช่น โครงการเคปเลอร์ เป็นต้น จนได้ค้นพบดาวเคราะห์ใหม่ๆ มากมาย และการจัดอันดับนี้จึงเป็นการนำเสนอผลการสำรวจจากทุกโครงการ ถ้าหากดาว
Gliese581gมีอยู่จริง จะทำให้ 5 อันดับแรก ของดาวที่น่าจะไปตั้งถิ่นฐานมีดังต่อไปนี้
ข้อตกลง
1. การบอกมวลของดาว รัศมีของดาว และแรงโน้มถ่วงที่ผิวดาวจะบอกเป็นจำนวนเท่าของปริมาณเดียวกันของโลก
2. 1 ปีแสงคือระยะทางประมาณ 9.4 ล้านล้านกิโลเมตร หรือ 9,460,730,472,580.8 กิโลเมตร
ลำดับที่ 5 : Gliese 581d
มีมวลประมาณ 6.9 เท่า รัศมีดาวประมาณ 2.2 เท่า ทำให้มีแรงโน้มถ่วงที่ผิวดาวประมาณ 1.45 เท่า และ อุณหภูมิ -37 องศาเซลเซียส ดาวดวงนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 20.3 ปีแสง มีค่า ESI เป็น 0.72
ดาวดวงนี้ถูกตรวจพบครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2550 จากข้อมูลที่เห็น ดาวดวงนี้หนาวมาก (หนาวกว่าลำปาง ไม่น้อยกว่า 40 องศาเซลเซียส) ถึงกระนั้นดาวดวงนี้ก็ใหญ่พอที่จะมีชั้นบรรยากาศ นักวิทยาศาสตร์จึงแนะนำว่าหากทำให้ดาวดวงนี้เกิดภาวะเรือนกระจกในระดับพอเหมาะ อากาศในดาวจะอบอุ่นขึ้นและพวกเราจะสามารถใช้ชีวิตบนดาวดวงนี้ได้สบาย เพื่อการนี้ พวกเขาจะศึกษาบรรยากาศของดาวในรายละเอียดต่อไป
ลำดับที่ 4 : HD85512b
มีมวลประมาณ 3.6 เท่า มีรัศมีประมาณ 1.7 เท่า จึงมีแรงโน้มถ่วงประมาณ 1.38 เท่า มีอุณภูมิผิวอยู่ที่ 25 องศาเซลเซียส และอยู่ห่างจากโลกไป 36.3 ปีแสง มีค่า ESI เป็น 0.77
ดาวดวงนี้ถูกค้นพบเมื่อ สิงหาคม ถึง กันยายน พ.ศ. 2554 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ ที่ชิลี
ลำดับที่ 3 : Kepler22b
ดาวมีมวล 6.4 เท่า รัศมีประมาณ 2.1 เท่า จึงมีแรงดึงดูดที่ผิวอยู่ที่ 1.45 เท่า อุณหภูมิที่ผิวประมาณ 31 องศาเซลเซียส เป็นดาวที่อยู่ไกลจากโลกมาก เกือบ 600 ปีแสง มีค่า ESI เป็น 0.81
ดาวดวงนี้ถูกค้นพบและยืนยันโดยขององค์การนาซาเมื่อเดือน ธันวาคม พ.ศ. 2554 โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ (Kepler space telescrope) เชื่อกันว่าดาวดวงนี้มีความคล้ายกับโลกอย่างมาก นอกจากนี้ ดาวฤกษ์ต้นสังกัดของ Kepler22b ก็มีความคล้ายกับดวงอาทิตย์ของเราอย่างมากเช่นกัน
ลำดับที่ 2 : Gliese667Cc
มวลของดาวมีค่าเป็น 5 เท่า มีรัศมี 2 เท่า มีความโน้มถ่วงประมาณ 1.25 เท่า อุณหภูมิที่ผิวอยู่ที่ 27 องศาเซลเซียส มีระยะห่างจากโลกอยู่ที่ 28 ปีแสง มีค่า ESI เป็น 0.85
ดาว Gliese667Cc ถูกค้นพบเมื่อ กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2012 เนื่องจากดาวฤกษ์ชื่อ Glieses667C ที่ดาว Gliese667Cc โคจรรอบนั้น เป็นสมาชิกอยู่ในระบบดาวฤกษ์แฝดสาม (triple-star system) ซึ่งในระบบนี้จะประกอบด้วยดาวฤกษ์ Glieses667A, Glieses667B และ Glieses667C ทำให้หลายคนจินตนาการว่าหากเราไปยืนอยู่ที่ดาวเคราะห์ Gliese667Cc แล้ว เราจะได้เห็นเหมือนกับมีดวงอาทิตย์ 3 ดวง บนท้องฟ้า
และอันดับที่ 1 : Gliese581g.jpg)
ดาวมีมวล 2.6 เท่า และมีรัศมีเป็น 1.4 เท่า ซึ่งทำให้มีแรงโน้มถ่วงที่ผิวเป็น 1.33 เท่า ดาวมีอุณหภูมิที่ผิวอยู่ที่ 10 องศาเซลเซียส อยู่ห่างจากโลกเพียง 20.2 ปีแสง ซึ่งถือว่าเป็นดาวเคราะห์ที่เอื้อต่อการดำรงชีวิตที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดเท่าที่ค้นพบ มีค่า ESI เป็น 0.91
ดาวดวงนี้ถูกค้นพบโดย กลุ่ม Lick-Camegie Exoplanet Survey โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ Keck ที่เกาะฮาวาย ดาวดวงนี้ถูกค้นพบเมื่อ เดือน กันยายน พ.ศ. 2552 และสร้างความฮือฮาต่อวงการดาราศาสตร์ในเวลานั้น เพราะมันคือดาวที่เอื้อต่อชีวิตที่อยู่ใกล้โลกมากๆ อย่างไรก็ตาม ตลอดเวลาที่ผ่านมา ดาวดวงนี้ถูกตั้งข้อสงสัยว่ามันมีอยู่จริงหรือไม่ แต่หลักฐานหรือข้อมูลการสำรวจที่มีอยู่ตอนนี้สนับสนุนว่ามีอยู่จริง ปัจจุบันกำลังรอข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อยืนยันการมีอยู่ (หรือไม่มีอยู่) ต่อไป
ในการที่จะระบุว่าดาวดวงใดเหมาะสมต่อการดำรงชีวิต จะใช้ค่า ESI เป็นเกณฑ์ (จริงๆแล้วคือ GlobalESI) หากอยากรู้ว่าค่า ESI ที่ว่านี้คืออะไรเลื่อนลงอ่านหน้าที่ 2 ได้เลย
เกณฑ์การตัดสินดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมีแนวคิดง่ายๆ คือ ดาวดวงนั้นเหมือนโลกมากแค่ไหน แม้แนวคิดจะง่าย แต่ทำจริงยากมาก เพราะมีอุปสรรค คือ ดาวแต่ละดวงที่ค้นพบนั้นอยู่ไกลเกินกว่าที่จะเดินทางไปถึงด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ดังนั้นการเดินทางไปที่ดาวนั้น แล้วดูให้เห็นกับตาว่าดาวดวงนั้นเหมาะสำหรับการตั้งรกรากหรือไม่คงเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ในยุคนี้ การสำรวจจึงทำได้แค่เฝ้ามองห่างๆ ด้วยกล้องโทรทรรศน์หลายตัว แล้วนำข้อมูลจำนวนมากจากการเฝ้ามองมาวิเคราะห์ จึงจะสามารถสนับสนุนได้ว่าดาวที่กำลังจับตามองนั้นเหมือนโลกมากแค่ไหน ถึงกระนั้น การที่นักดาราศาสตร์จะนำข้อมูลที่ยุ่งยากจำนวนมหาศาลมาพูดคุยกันระหว่างหน่วยงาน หรือ นำมาแสดงต่อสาธารณะชนนั้นคงจะเป็นเรื่องไม่เข้าท่า พวกเขาจึงสร้างปริมาณ ที่เรียกว่า Earth Similarity Index (ดรรชนีความเหมือนโลก หรือ ESI) แต่บางครั้งปริมาณนี้ถูกเรียกว่า Easy Scale Index ค่าของ ESI มีได้ตั้งแต่ 0 ถึง 1 โดย 0 คือมีความเหมือนกับโลกเป็น 0% (อยู่ไม่ได้อย่างแน่นอนๆๆ) และค่า 1 หมายถึงมีความเหมือนโลกเป็น 100% ดังนั้นโลกจึงมีค่า ESI เป็น 1 อย่างไม่ต้องสงสัย
ดาวเคราะห์ที่ถือว่าเหมือนโลกหรือ Earth like จะมี ESI (Global ESI) ตั้งแต่ 0.8 ขึ้นไป จาก 5 ลำดับที่จัดมา จะเห็นว่ามี Earth-like เพียง 3 ดวงเท่านั้น
ในส่วนถัดไปของบทความนี้จะขออธิบายในรายละเอียดของ ESI ว่ามันมีแนวคิดอย่างไร เอาล่ะ สูตรคำนวณ ESI เป็นดังนี้.jpg)
โดยที่
x คือลักษณะที่พื้นฐานของดาวเคราะห์ที่เราสำรวจ เช่น อุณหภูมิ รัศมีดาว มวลของดาว เป็นต้น ส่วน
x0 คือลักษณะพื้นฐานของโลก ค่า
w คือ น้ำหนักความสำคัญของแต่ละลักษณะพื้นฐานของดาว เป็นต้นว่า อุณหภูมิมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตมาก ค่า
w จะมากด้วย และ
n คือจำนวนข้อมูลทั้งหมดของทุกๆ ลักษณะ คือ ถ้ามีการวัดข้อมูลทั้งหมด 100 ครั้ง ค่า
n จะถูกแทนด้วย 100
ทาง PHL ได้เลือกลักษณะของดาวที่สำคัญๆ 4 ชนิดที่สามารถวัดค่าเป็นตัวเลขได้ คือ รัศมีเฉลี่ยของดาว ความหนาแน่นของดาว ความเร็วหลุดพ้น และอุณหภูมิผิวดาว นั่นหมายความว่า ค่า
x จะมีอยู่ 4 กลุ่ม และต่าต่างๆ จะต้องนำมาเปรียบเทียบกับค่าของโลก (หรือค่าอ้างอิง) ซึ่งก็คือ
x0
รูปแสดงลักษณะของอุณหภูมิผิวดาว หากดาวเย็นเกินไปจะกลายเป็น Cool Planet (ซ้าย) ดาวที่อุณหภูมิกำลังดีคือ Warm Planet (กลาง) ส่วนดาวที่ร้อนเกินไปคือ Hot Planet (ขวา)
ทาง PHL เสนอว่า อุณหภูมิ และความหนาแน่น มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตมาก เพราะหากดาวร้อนเกินไป หรือหนาวเย็นมากเกินไป ชีวิตก็จะอาศัยอยู่บนดาวดวงไม่ได้ สำหรับอุณหภูมิจึงมีน้ำหนักของความสำคัญสูงถึง 5.58 ส่วนความหนาแน่นดาวจะเป็นตัวบอกว่าดาวดวงนั้นเป็นดาวหินหรือดาวแก๊ส มาจากสมมุติฐานที่เชื่อว่าสิ่งมีชีวิตจะอาศัยอยู่ได้บนดาวดวงนั้นเป็นดาวหินแข็ง (พูดง่ายๆ ว่ามีพื้นให้ยืนนั่นแหละ) หากดาวดวงใดมีความหนาแน่นน้อย ดาวดวงนั้นจะเป็นดาวเคราะห์แก๊ส (เหมือนดาวพฤหัสกับดาวเสาร์) ดาวดวงนั้นก็ไม่น่าจะเอื้อต่อการดำรงชีพ ดังนั้นความหนาแน่นดาวจึงเป็นลักษณะที่สำคัญรองจากอุณหภูมิ จึงมีน้ำหนักเป็น 1.07 ส่วนลักษณะรัศมีดาว และความเร็วหลุดพ้นน่าจะเป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดของดาว หากดาวมีมวลมาก แต่รัศมีน้อย จะทำให้ดาวมีแรงดึงดูดมาก ส่งผลให้ความเร็วหลุดพ้นมีค่ามาก ดาวที่มีแรงดึงดูดมากเกินไปอาจทำให้อากาศในดาวมีความหนาแน่นสูง ความชื้นสูง แม้จะเป็นดาวที่อุณหภูมิพอเหมาะแต่ในสภาพนั้น สิ่งมีชีวิตคงจะอยู่ได้ไม่ง่ายนัก น้ำหนักความสำคัญของความเร็วหลุดพ้นและรัศมีจึงมีค่าเป็น 0.7 และ 0.57 ตามลำดับ
ลักษณะทั้งสี่ที่มาพิจารณา ESI นั้นสามารถแบ่งได้เป็น 3 กลุ่ม คือ
1. Surface ESI คือผลคูณของ ESI ที่คำนวณจากอุณหภูมิผิวดาวและความเร็วหลุดพ้น
2. Interier ESI คือผลคูณของ ESI ที่คำนวณจากรัศมีเฉลี่ยและความหนาแน่น
3. Global ESI คือผลคูณของข้อ 1. และ 2. หรือก็คือผลคูณของ ESI จากทั้ง 4 ปริมาณ และเป็น ESI รวมที่จะนำไปกำกับดาวในแหล่งข่าว
ในหน้าถัดไปเราจะมาดูผลของดาวเคราะห์ทั้งหมดทั้งที่ยืนยันแล้วและยังไม่ยืนยัน แล้วเราจะมาดูสิว่ามีดาวมากน้อยแค่ไหนที่มีค่า Surface ESI หรือ Interier ESI มากกว่า 0.8
ESI ของดาวทั้งหมด
ในปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ตรวจพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอยู่ประมาณ 3000 ดวง โดยมีฐานข้อมูลจาก
1. ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวน 777 ดวง ที่ยืนยันแล้ว และ 174 ดวง ที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน จากฐานข้อมูล Extrasolar Planets Encyclopedia
2. ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะจำนวน 2,321 ดวง ที่ยืนยันแล้วและยังไม่ได้รับการยืนยัน จากฐานข้อมูล NASA Kepler Candidates
ข้อมูลบางส่วนจากฐานข้อมูลทั้งสองถูกนำมาจุดลงบนกราฟระหว่าง Surface ESI และ Interier ESI ดังรูป
จุดสี่เหลี่ยมสีฟ้าแทนดาวจำนวน 258 ดวง ที่เด่นๆ จาก Extrasolar Planets Encyclopedia จุดสามเหลี่ยมสีเขียวคือดาวจำนวน 1,235 ดวงจาก Kepler Candidates และจุดวงกลมสีส้มคือดาวเคราะห์ที่รัศมีใหญ่กว่า 100 กิโลเมตร ในระบบสุริยะของเรา จะเห็นว่าข้อมูลจาก Kepler Candidates ส่วนใหญ่จะเป็นดาวเคราะห์หิน มีอยู่สองดวงที่อยู่ในบริเวณ Earth-like ซึ่งมีค่า Global ESI มากกว่า 0.8 และยังมีอีกสามดวงที่มีค่า ESI เกือบๆ ถึง 0.8 ส่วนจุดสีเหลี่ยมสีฟ้าจุดเดียวที่อยู่ในบริเวณ Earth-like คือดาว G581gที่หนึ่งของเรานั้นเอง
สรุป
ในปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ได้ตามล่าหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอย่างจริงจัง จนมีข้อมูลมากในระดับหนึ่ง ประกอบด้วยดาวที่ยืนยันแล้วและดาวที่รอการยืนยัน นอกจากนี้พวกเขายังได้ค้นหาต่อไปอีกว่าจะมีดาวเคราะห์ดวงใดที่มนุษย์และสิ่งมีชีวิตบนโลกจะไปตั้งถิ่นฐานเป็นบ้านหลังใหม่ได้บ้าง โดยการใช้ ESI เกณฑ์ ซึ่งคำนวณจาก อุณหภูมิผิว ความหนาแน่นดาว ความเร็วหลุดพ้น และ รัศมีดาว จากการใช้เกณฑ์ดังกล่าว PHL ก็ได้จัดอันดับดาวเคราะห์ที่เอื้อต่อการดำรงชีพมากที่สุดโดยเรียงลำดับ ESI จากมากที่สุด และน้อยลงถัดๆ ไป 5 ลำดับ
.jpg)