กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ได้พบว่าความเปลี่ยนแปลงของค่าความสว่างในดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่ไม่มีดาวฤกษ์แม่โคจรรอบอย่าง SIMP 0136 ไม่สามารถอธิบายได้เพียงแค่การมีอยู่ของชั้นเมฆ แต่เกิดจากกระบวนการทางบรรยากาศที่ซับซ้อนที่ไม่เคยสามารถสังเกตได้ ช่วยเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างบรรยากาศของดาวก๊าซยักษ์ทั้งภายในและภายนอกระบบสุริยะให้ได้ดียิ่งขึ้น

ภาพถ่ายของ SIMP 0136 (จุดสีแดงกลางภาพ) ภาพจาก Legacy Surveys _ D.Lang

SIMP 0136 เป็นวัตถุคล้ายดาวเคราะห์ยักษ์ขนาดใหญ่ที่ไร้ซึ่งดาวฤกษ์ดวงแม่ ซึ่งเราจะเรียกมันว่าดาวเคราะห์พเนจร มันมีขนาดประมาณ 13 เท่าของดาวพฤหัสบดี หมุนรอบตัวเองเร็วมาก และอยู่ห่างจากโลกเพียง 20 ปีแสง แม้ว่าจะไม่ถูกจัดประเภทเป็นดาวเคราะห์นอกระบบอย่างเป็นทางการเนื่องจากไม่มีวงโคจรรอบดาวฤกษ์ แต่ถือเป็นเป้าหมายที่เหมาะสมสำหรับการศึกษาสภาพอากาศของดาวเคราะห์ต่างระบบ เนื่องจากมีความสว่างสูง ไม่มีแสงรบกวนจากดาวฤกษ์ และมีคาบหมุนรอบตัวเองสั้นเพียง 2.4 ชั่วโมง ทำให้สามารถศึกษาวิเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ก่อนหน้านี้ SIMP 0136 เคยมีการศึกษามาแล้วโดยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน รวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและสปิตเซอร์ นักวิจัยพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงค่าความสว่างที่เกิดจากชั้นเมฆเป็นหย่อม ๆ ที่เคลื่อนที่ทำให้ค่าแสงที่สะท้อนออกมาจากตัวดาวเปลี่ยนแปลงไป แต่อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อสงสัยเกี่ยวกับบทบาทของอุณหภูมิ ปฏิกิริยาเคมี และอิทธิพลจากแสงออโรราที่อาจส่งผลต่อความสว่าง ซึ่งยังไม่มีหลักฐานยืนยันใด ๆ เพิ่มเติม

ภาพแผนภูมิเปรียบเทียบคลื่นอินฟราเรดที่กล้องเจมส์ เว็บบ์เก็บได้จากดาว SIMP 0136 ซึ่งทำให้เห็นจำลองภาพของการหมุนและการปลดปล่อยคลื่นแสงจากระดับความลึกของชั้นบรรยากาศ

จนกระทั่งได้มีการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ในการสังเกตการณ์ SIMP 0136 ซึ่งช่วยให้ทีมวิจัยสามารถบันทึกสเปกตรัมของแสงอินฟราเรดหลายพันช่วงความยาวคลื่นได้ ข้อมูลที่ได้เผยให้เห็นว่าความเปลี่ยนแปลงของค่าความสว่างที่ไม่ได้มีรูปแบบที่เหมือนกันในทุกช่วงความยาวคลื่น บ่งชี้ว่ามีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อกระบวนการนี้ เช่น แสงบางช่วงที่มาจากชั้นบรรยากาศลึกแสดงถึงเมฆที่อาจประกอบด้วยอนุภาคเหล็ก ขณะที่ช่วงอื่นสะท้อนถึงชั้นเมฆที่อยู่สูงขึ้นซึ่งอาจทำจากผลึกซิลิเกต

อีกหนึ่งกลุ่มของแสงที่มาจากระดับบรรยากาศสูงมากมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิ ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับจุดร้อนที่เกิดจากออโรราหรือการพาความร้อนจากก๊าซร้อนที่ลอยขึ้นจากชั้นบรรยากาศลึก ขณะที่บางช่วงของแสงบ่งชี้ถึงกระบวนการทางเคมีของคาร์บอน ซึ่งอาจเกิดจากการหมุนเวียนของคาร์บอนมอนอกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ หรือปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้ชั้นบรรยากาศเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

ภาพวาดจำลองของดาวเคราะห์ยักษ์ที่โดดเดี่ยว SIMP 0136 ที่มีกระแสลมที่รุนแรงและชั้นเมฆที่แปลกประหลาด

และจากผลการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบทางเคมีของชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนั้นมีความสำคัญต่อผลการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบในอนาคต หากนักดาราศาสตร์สามารถสังเกตดาวเคราะห์ได้เพียงครั้งเดียว ข้อมูลที่ได้รับอาจไม่สามารถสะท้อนลักษณะของดาวเคราะห์ทั้งดวงได้อย่างแม่นยำ งานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ General Observer Program 3548 ของกล้องเจมส์ เว็บบ์ และได้รับการเผยแพร่ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

กล้องฯ เจมส์ เว็บบ์เผยความลับซับซ้อนชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ยักษ์