นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบดาวเคราะห์ 6 ดวงที่มีวงโคจรสัมพันธ์กันอย่างน่าทึ่ง

จนถึงปัจจุบันนี้นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบระบบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์จำนวนหลายร้อยระบบกระจายอยู่ทั่วกาแล็กซี่ แต่ละระบบก็มีลักษณะแตกต่างกันไป แต่ระบบดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ HD 158259 ซึ่งอยู่ห่างจากเราไปราว 88 ล้านปีแสงนั้นมีความพิเศษอย่างยิ่งเพราะพวกมันมีวงโคจรสัมพันธ์กันอย่างน่าทึ่งมาก

ดาวฤกษ์ HD 158259 มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์แต่มีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย มันมีดาวเคราะห์ที่โคจรรอบอยู่ 6 ดวง ดวงที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ที่สุดมีมวลราว 2 เท่าของโลกส่วนอีก 5 ดวงที่เหลือมีมวลราว 6 เท่าของโลก ระบบดาวเคราะห์นี้มีขนาดกะทัดรัดมากในแง่ที่ว่าระยะห่างของดาวเคราะห์นอกสุดถึงดาวฤกษ์นั้นน้อยกว่าระยะห่างระหว่างดาวพุธและดวงอาทิตย์ถึง 2.6 เท่า

ระบบของ HD 158259 ซึ่งมีดาวเคราะห์บริวารอยู่ 6 ดวงนั้นต้องถือว่าเป็นระบบที่ค่อนข้างพิเศษอยู่แล้วเพราะในบรรดาระบบดาวเคราะห์ที่ค้นพบแล้วหลายร้อยระบบนั้นมีเพียง 12 ระบบที่มีดาวเคราะห์ 6 ดวงขึ้นไป แต่ความพิเศษที่น่าสนใจที่สุดของระบบดวงเคราะห์นี้อยู่ที่ความสัมพันธ์ในวงโคจรรอบดาวฤกษ์ของพวกมัน หลังจากใช้เวลาติดตามอยู่ 7 ปีนักดาราศาสตร์พบว่าดาวเคราะห์ทั้ง 6 ดวงโคจรรอบดาวแม่ของพวกมันด้วยการสั่นพ้องของวงโคจร (Orbital Resonance) ที่เกือบสมบูรณ์แบบ

การสั่นพ้องของวงโคจรเกิดขึ้นเมื่อคาบวงโคจรรอบดาวแม่ของดาวเคราะห์สองดวงมีความสัมพันธ์กันเป็นสัดส่วนจำนวนเต็ม ตัวอย่างเช่นดาวเนปจูนกับดาวพลูโตมีการสั่นพ้อง 3:2 หมายความว่าดาวเนปจูนโคจรรอบดวงอาทิตย์ 3 รอบใช้เวลาเท่ากับดาวพลูโตโคจรรอบดวงอาทิตย์ 2 รอบพอดีหรือสามารถพูดอีกอย่างหนึ่งได้ว่าอัตราส่วนคาบวงโคจรของดาวพลูโตต่อดาวเนปจูนเท่ากับ 1.5 การสั่นพ้องในดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์ก็มีอย่างเช่นในกรณีดวงจันทร์ของดาวพฤหัส ไอโอ, ยูโรปา และแกนีมีดมีการสั่นพ้อง 4:2:1

แต่สำหรับระบบดาว HD 158259 มีความพิเศษอย่างยิ่งเพราะดาวเคราะห์แต่ละคู่ที่อยู่ติดกันมีการสั่นพ้อง 3:2 ทั้งหมด หมายความว่าดาวเคราะห์ดวงที่ 1 ที่โคจรวงในสุดโคจรรอบดาวฤกษ์ 3 รอบใช้เวลาเท่ากับดาวเคราะห์ดวงที่ 2 (ที่โคจรในวงถัดมา) โคจรรอบดาวฤกษ์ 2 รอบ ดาวเคราะห์ดวงที่ 2 โคจรรอบดาวฤกษ์ 3 รอบก็ใช้เวลาเท่ากับดาวเคราะห์ดวงที่ 3 โคจรรอบดาวฤกษ์ 2 รอบ เป็นอย่างนี้ทุกคู่จนถึงคู่ที่โคจรวงนอกสุด

ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Nathan Hara แห่งมหาวิทยาลัยเจนีวา ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ใช้เครื่องมือที่เรียกว่า SOPHIE spectrograph ซึ่งติดตั้งกับกล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาว Haute-Provence ทางตอนใต้ของฝรั่งเศสและกล้องโทรทรรศน์อวกาศ TESS คำนวณวงโคจรของดาวเคราะห์แต่ละดวงพบว่าคาบวงโคจรเรียงตามลำดับจากวงในสุดไปวงนอกสุดเท่ากับ 2.17, 3.4, 5.2, 7.9, 12, และ 17.4 วัน เมื่อเทียบเป็นอัตราส่วนคาบวงโคจรของแต่ละคู่จะได้เท่ากับ 1.57, 1.51, 1.53, 1.51, และ 1.44 จะเห็นได้ว่าทุกคู่แทบจะมีการสั่นพ้อง 3:2 อย่างสมบูรณ์แบบ (การสั่นพ้อง 3:2 มีอัตราส่วนคาบวงโคจรเท่ากับ 1.5)

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าการสั่นพ้องของวงโคจรของระบบดาวเคราะห์ HD 158259 นี้เป็นสัญญาณบอกว่าตอนที่พวกมันก่อตัวขึ้นนั้นไม่ได้อยู่ตรงที่พวกมันกำลังโคจรอยู่ตอนนี้ เพราะเชื่อกันว่าการสั่นพ้องจะเกิดขึ้นหลังจากที่ดาวเคราะห์เกิดใหม่เติบโตขึ้นแล้วเคลื่อนตัวจากขอบนอกของแผ่นดิสก์เข้ามาด้านในจากนั้นจึงเกิดห่วงโซ่ของการสั่นพ้องของวงโคจรทั่วทั้งระบบ และข้อมูลเหล่านี้จะมีส่วนช่วยในการศึกษาโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์ในอนาคต

 

ข้อมูลและภาพจาก sciencealert, business-standard