นักวิจัยของ AUniversity of Central Florida เป็นส่วนหนึ่งของทีมนานาชาติที่ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ของ NASA เพื่อรวบรวมหลักฐานที่ชัดเจนสำหรับคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ที่อยู่ห่างออกไป 700 ปีแสง
การค้นพบนี้เผยแพร่ทางออนไลน์ในวัน นี้และจะปรากฏในวารสาร Nature
การค้นพบนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับองค์ประกอบและการก่อตัวของดาวเคราะห์ และแสดงให้เห็นถึงความสามารถของ JWST ในการตรวจจับและวัดคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศที่บางลงของดาวเคราะห์หินที่มีขนาดเล็กกว่า
เป็นหลักฐานที่มีรายละเอียดและไม่อาจโต้แย้งได้เป็นครั้งแรกสำหรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ตรวจพบบนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ ดาวเคราะห์ดวงนี้เรียกว่า WASP-39 b และอยู่ในกลุ่มดาวราศีกันย์ ทีมงานใช้ Near Infrared Spectrograph หรือ NIRSpec ของ JWST และยังตรวจพบโมเลกุลอื่นที่ยังไม่ถูกระบุ
โจเซฟ แฮร์ริงตัน ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ UCF Pegasus กล่าวว่า “นี่เป็นการตรวจจับที่ชัดเจนและชัดเจนมาก “มันเป็นระดับการตรวจจับที่โดนใจคุณ”
“หอสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้ทั้งหมด ฮับเบิล สปิตเซอร์ บนพื้นดิน พยายามดิ้นรนที่จะตรวจจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้” แฮร์ริงตันกล่าว “ก่อนหน้านี้ เรามีสัญญาณรบกวนมาก และคุณมองไม่เห็นอะไรเลยจริงๆ ตอนนี้เรามีการตรวจจับที่ชัดเจนมาก เป็นการแสดงให้เห็นว่ากล้องโทรทรรศน์สามารถทำอะไรได้บ้าง”
ไม่มีหอสังเกตการณ์ใดที่เคยวัดความแตกต่างเล็กน้อยในความสว่างของสีแต่ละสีในช่วง 3 ถึง 5.5 ไมครอนในสเปกตรัมการส่งผ่านดาวเคราะห์นอกระบบมาก่อน การเข้าถึงสเปกตรัมส่วนนี้มีความสำคัญต่อการวัดปริมาณก๊าซจำนวนมาก เช่น น้ำและมีเทน ตลอดจนคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งคาดว่ามีอยู่ในดาวเคราะห์นอกระบบหลายประเภท
การทำความเข้าใจองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์มีความสำคัญ เนื่องจากเป็นการบอกนักวิจัยบางอย่างเกี่ยวกับที่มาของดาวเคราะห์และวิวัฒนาการของดาวเคราะห์
“การตรวจจับว่าชั้นบรรยากาศทำจากอะไรบอกคุณได้มากเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของดาวเคราะห์ดวงนั้น” แฮร์ริงตันกล่าว “เมื่อคุณเรียนรู้เกี่ยวกับความสมดุลของสารเคมีในบรรยากาศ มันมีผลกระทบต่อชีวิต ปริมาณคาร์บอนเทียบกับออกซิเจนเป็นปัจจัยสำคัญ เพราะเราประกอบด้วยคาร์บอนและออกซิเจน เป้าหมายของวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบทั้งหมดคือการกำหนดลักษณะของดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกและอาจพบสิ่งมีชีวิต”
บทบาทของแฮร์ริงตันในการศึกษานี้รวมถึงการพัฒนาข้อเสนอและการแก้ไขต้นฉบับ เขาและนักเรียนได้พัฒนาเครื่องมือวิเคราะห์โอเพ่นซอร์สที่จะใช้ในโครงการต่อไป ทีมผู้เขียนร่วมประกอบด้วยผู้ตรวจสอบมากกว่า 130 คนจาก 15 ประเทศ
หนึ่งในผู้เขียนร่วม Kevin Stevenson นักดาราศาสตร์ที่ Johns Hopkins Applied Physics Laboratory ในรัฐแมรี่แลนด์ เป็นผู้ตรวจสอบร่วมของโครงการและมีส่วนเกี่ยวข้องกับโครงการนี้ตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง
Stevenson ได้รับปริญญาเอกของเขา ใน สาขาฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ จาก UCF ในปี 2555 และได้รับคำแนะนำจาก Harrington
เขากล่าวว่างานของเขาที่ UCF โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์เพื่อศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์นอกระบบดาวพฤหัสบดีหลายดวงที่ความยาวคลื่นอินฟราเรดกลาง ซึ่งเป็นความยาวคลื่นเดียวกับที่ JWST ครอบคลุม ทำให้เขารู้สึกซาบซึ้งในคุณภาพและความแม่นยำของข้อมูลมากขึ้น
“JWST กำลังปฏิวัติวิทยาศาสตร์นอกระบบดาวเคราะห์นอกระบบอยู่แล้ว” สตีเวนสันกล่าว
เขาบอกว่าทีมกำลังเตรียมเอกสารอีกสี่ฉบับที่พวกเขาหวังว่าจะเผยแพร่ในไม่ช้า
“เราจะมองหาการระบุโมเลกุลลึกลับที่อยู่ใกล้ 4 ไมครอน ค้นหาโซเดียมและโพแทสเซียมที่ความยาวคลื่นสั้น และจำกัดการมีอยู่ของโมเลกุลอื่นๆ เช่น ไอน้ำ มีเทน และคาร์บอนมอนอกไซด์” เขากล่าว “เอกสารทั้งสี่ฉบับนี้จะนำเสนอข้อมูลจากดาวเคราะห์ดวงเดียวกัน WASP-39 b แต่ใช้โหมดเครื่องมือต่างกัน สิ่งนี้ทำให้เราสามารถศึกษาบรรยากาศของดาวเคราะห์ดวงเดียวกันในช่วงความยาวคลื่นและความละเอียดของสเปกตรัม”
การสังเกตปริซึม NIRSpec ของ WASP-39 b เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการตรวจสอบขนาดใหญ่ที่กำลังสังเกตการณ์ดาวเคราะห์ดวงนี้และอีกสองคนใช้เครื่องมือหลายอย่าง การตรวจสอบซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Early Release Science ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ชุมชนวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบมีข้อมูล JWST ที่มีประสิทธิภาพโดยเร็วที่สุด
Vivien Parmentier จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดกล่าวว่า “เป้าหมายคือการวิเคราะห์ข้อสังเกตทางวิทยาศาสตร์ที่เผยแพร่ก่อนกำหนดอย่างรวดเร็ว และพัฒนาเครื่องมือโอเพนซอร์สสำหรับชุมชนวิทยาศาสตร์ที่จะใช้ “สิ่งนี้ช่วยให้มีส่วนร่วมจากทั่วทุกมุมโลกและช่วยให้มั่นใจได้ว่าวิทยาศาสตร์ที่ดีที่สุดจะมาจากการสังเกตการณ์หลายทศวรรษข้างหน้า”
JWST เป็นหอดูดาววิทยาศาสตร์อวกาศชั้นนำของโลก มันจะไขความลึกลับในระบบสุริยะของเรา มองไปไกลกว่าโลกที่อยู่ห่างไกลรอบดาวฤกษ์อื่น ๆ และสำรวจโครงสร้างลึกลับและต้นกำเนิดของจักรวาลของเราและสถานที่ของผู้คนในนั้น JWST เป็นโครงการระดับนานาชาติที่นำโดย NASA ร่วมกับพันธมิตร ESA (European Space Agency) และ Canadian Space Agency
Harrington ได้รับปริญญาเอกด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ เขาเข้าร่วมภาควิชาฟิสิกส์ของ UCF ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ วิทยาลัยวิทยาศาสตร์ในปี 2549 เขาเริ่มสังเกตและสร้างแบบจำลองดาวเคราะห์ยักษ์ในระดับปริญญาตรีที่ MIT แบบจำลองก่อนผลกระทบจากการชนของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 กับดาวพฤหัสบดีในปี 1994 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ MIT Ph.D. วิทยานิพนธ์ในสาขาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ได้รับการตีพิมพ์บนหน้าปกของ Nature และจุดประกายให้สื่อทั่วโลกสนุกสนานไปกับเหตุการณ์นั้น แฮร์ริงตันจึงจัดสมาคมสมาคมวิจัยแห่งชาติที่ NASA Goddard Space Flight Center ในระหว่างนั้น เขาได้จำลองผลที่ตามมาจากผลกระทบของ Shoemaker-Levy 9 และยังระบุคลื่นของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ที่รู้จักบนดาวเคราะห์อื่นที่ไม่ใช่โลกด้วย ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2540-2549 เขาทำงานเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยคอร์เนล ซึ่งความสนใจของเขาเปลี่ยนไปเป็นการสังเกตดาวเคราะห์นอกระบบ เขาเป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ตรวจวัดแสงจากดาวเคราะห์นอกระบบเป็นครั้งแรก ซึ่งเป็นผลงานที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อเดือนเมษายน พ.ศ. 2548 เขายังคงทำงานนอกระบบดาวเคราะห์ที่ UCF ในปี 2020 เขาได้รับแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์ UCF Pegasus เขาดำรงตำแหน่งประธานวุฒิสภาคณะ UCF และคณะกรรมการมูลนิธิ UCF ในปี 2020-2022
หัวข้อการศึกษา: การระบุคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศดาวเคราะห์นอกระบบ
