พร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี

พร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี () หรือเรียก พร็อกซิมา บี () เป็นดาวเคราะห์นอกระบบในเขตอาศัยได้ โคจรรอบดาวฤกษ์พร็อกซิมาคนครึ่งม้า ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ประเภทดาวแคระแดงในกลุ่มดาวคนครึ่งม้า และถือเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยห่างจากโลกราว 4.2 ปีแสง (1.3 พาร์เซก หรือ 40 ล้านล้านกิโลเมตร) ทำให้ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้เป็นดาวเคราะห์ที่มีศักยภาพต่อการอยู่อาศัยได้ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะมากที่สุดเท่าที่รู้จัก

ดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี ค้นพบโดยคณะนักดาราศาสตร์จากหอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้แห่งยุโรป ประกาศการค้นพบในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2559 หลังการค้นพบไม่นานนักวิจัยของสถาบันที่วิเคราะห์ศักยภาพในการอยู่อาศัยได้เสนอว่าดาวเคราะห์ดวงนี้อาจเป็นสถานที่ที่มีสภาพเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด ซึ่งเปิดโอกาสให้เกิดการสำรวจดาวเคราะห์โดยใช้หุ่นยนต์ตามโครงการสตาร์ช็อต (Starshot) หรืออย่างน้อยที่สุดภายในศตวรรษหน้า

ดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกค้นพบโดยใช้วิธีวัดความเร็วแนวเล็ง เมื่อพบว่าเกิดการเคลื่อนดอปเพลอร์ของเส้นสเปกตรัมของดาวฤกษ์พร็อกซิมาคนครึ่งม้าเป็นช่วง ๆ ทำให้ทราบว่ามีวัตถุอื่นที่กำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ดวงนี้ ความเร็วแนวเล็งที่วัดได้เมื่อเทียบระหว่างดาวฤกษ์ดังกล่าวกับโลกแปรค่าประมาณ 2 เมตรต่อวินาที

การค้นพบดาวเคราะห์ 

ข้อมูลบ่งชี้การมีอยู่ของดาวเคราะห์ถูกพบครั้งแรกในปี พ.ศ. 2556 โดยนักดาราศาสตร์มิกโก ทัวมิ (Mikko Tuomi) จากมหาวิทยาลัยฮาร์ตฟอร์ดเชอร์ โดยพบจากการวิเคราะห์ข้อมูลการสำรวจที่ถูกเก็บไว้ 3 ปีต่อมาในเดือนมกราคม พ.ศ. 2559 องค์การหอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้แห่งยุโรปได้เริ่มโครงการเพลเรดด็อท (Pale Red Dot, จุดแดงอันซีดจาง) โดยใช้อุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ตรวจวัดเพื่อยืนยันการค้นพบใหม่ที่อาจเกิดขึ้น ซึ่งต่อมากลุ่มนักดาราศาสตร์ในโครงการได้ออกมาประกาศการค้นพบอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 24 สิงหาคม ปีเดียวกัน กลุ่มนักดาราศาสตร์นำโดยกีเยม อันกลาดา-เอสกูเด จากมหาวิทยาลัยควีนแมรีแห่งลอนดอน ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี โดยบทความถูกตรวจสอบจากผู้เชี่ยวชาญในสาขาเดียวกันแล้วจึงตีพิมพ์ลงในวารสารเนเจอร์ นักดาราศาสตร์กลุ่มนี้ได้ตรวจวัดโดยใช้เครื่องมือสเปกโตรกราฟสองเครื่อง ได้แก่ "อุปกรณ์ค้นหาดาวเคราะห์ด้วยวิธีความเร็วแนวเล็งความแม่นยำสูง" (HARPS) ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ ESO 3.6 ม. ณ หอดูดาวลาซียา ประเทศชิลี และ "สเปกโตรกราฟเอเช็ลแสงที่มองเห็นได้และอัลตราไวโอเล็ต" (UVES) ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) ขนาด 8 เมตร ณ ประเทศชิลี การวัดความเร็วแนวเล็งสูงสุดของดาวฤกษ์กับคาบการหมุนของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ทำให้สามารถคำนวณมวลอย่างต่ำของดาวเคราะห์ได้ นอกจากนี้ โอกาสที่การค้นพบนี้จะเป็นการตรวจจับเชิงบวกเทียม (false positive detection) ยังต่ำกว่า 1 ใน 10 ล้าน

ลักษณะทั่วไป

มวล ขนาด และอุณหภูมิ 
ปัจจุบันยังไม่มีการวัดความเอียงปรากฏของวงโคจรของดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี ทำให้ยังไม่สามารถระบุมวลที่แน่นอนของดาวเคราะห์ดวงนี้ได้ ค่ามวลอย่างต่ำที่คำนวณได้โดยทางอ้อมจากการวัดค่าการเคลื่อนดอปเพลอร์มีค่า 1.27 เท่าของมวลโลก (M⊕) ซึ่งถ้ามองจากโลกเห็นวงโคจรของดาวดวงนี้เป็นระนาบด้านข้างแล้ว ความเคลื่อนดอปเพลอร์จะมีค่าสูงสุด ทำให้มวลอย่างต่ำคือมวลที่แท้จริงของดาวเคราะห์ ดังนั้นหากทราบค่าความเอียงของวงโคจรก็จะสามารถคำนวณมวลที่แน่นอนได้ ความเอียงที่มีค่ามากขึ้นจะให้ค่ามวลมากขึ้น จากการคำนวณมีโอกาส 90% ที่ดาวเคราะห์ดวงนี้มีมวลสูงสุด 3 M⊕ (2.3 เท่าของมวลต่ำสุด)

หากดาวเคราะห์ดวงนี้มีองค์ประกอบเป็นหินและมีความหนาแน่นเท่ากับของโลก จะได้ค่ารัศมีของดาวอย่างต่ำคือ 1.1 เท่าของรัศมีโลก (R⊕) แต่ถ้าหากดาวเคราะห์มีความหนาแน่นน้อยกว่าโลกหรือมีมวลมากกว่ามวลอย่างต่ำที่วัดได้ครั้งแรกนั้น ขนาดของดาวที่คำนวณได้ก็จะใหญ่ขึ้น ดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี มีอุณหภูมิสมดุลดาวเคราะห์ 234 K (−39 °C)  ทำให้ทราบว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ตั้งอยู่ในเขตอาศัยได้ของดาวฤกษ์แม่

ดาวฤกษ์แม่ 

ดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี ถูกตั้งชื่อตามดาวฤกษ์แม่พร็อกซิมาคนครึ่งม้า ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ประเภทดาวแคระแดงชนิดสเปกตรัม M มีมวล 0.12 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ มีรัศมี 0.14 เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์ อุณหภูมิผิวเท่ากับ 3,042 K และอายุ 4,850 ล้านปี เปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิผิว 5,778 K และมีอายุ 4,600 ล้านปี ดาวฤกษ์พร็อกซิมาคนครึ่งม้าหมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบใช้เวลาราว 83 วัน มีความสว่างเพียง 0.0015 เท่าของความสว่างดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ดวงนี้มีความพิเศษตรงที่อุดมไปด้วยโลหะ ซึ่งพบได้ไม่บ่อยในกลุ่มดาวฤกษ์มวลน้อย ความเป็นโลหะ ([Fe/H]) ของดาวฤกษ์มีค่า 0.21 สูงกว่าปริมาณที่วัดได้ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ 1.62 เท่า

ดาวฤกษ์มีค่าความส่องสว่างปรากฏ 11.13 เป็นความส่องสว่างที่ปรากฏเห็นจากโลกโดยตรง ซึ่งถึงแม้ว่าจะเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด แต่เราก็ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจากโลกเนื่องจากดาวฤกษ์มีความสว่างต่ำ

ดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้าถือเป็นดาวแปรแสงดวงหนึ่ง ซึ่งบางครั้งความสว่างและการปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงของดาวจะเพิ่มขึ้นอย่างน่าตกใจอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงเชิงแม่เหล็กของดาว ปรากฏการณ์นี้สามารถสร้างพายุสุริยะขนาดใหญ่และอาจสาดรังสีใส่พื้นผิวของดาวเคราะห์ที่โคจรโดยรอบได้หากดาวเคราะห์ดังกล่าวไม่มีสนามแม่เหล็กที่แรงพอหรือไม่มีชั้นบรรยากาศหนาพอที่จะป้องกัน

วงโคจร 

ดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ใช้เวลา 11.185 วัน โดยมีระยะห่างจากดาวฤกษ์มากที่สุด (กึ่งแกนเอก) เพียง 0.05 หน่วยดาราศาสตร์ (7 ล้านกิโลเมตร) ซึ่งเป็นระยะเพียง 1 ใน 20 ของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ เทียบกับดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดยังมีระยะกึ่งแกนเอก 0.39 หน่วยดาราศาสตร์ พร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี ได้รับฟลักซ์รังสีจากดาวฤกษ์แม่ประมาณ 65 % ของฟลักซ์รังสีที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ แต่เนื่องจากดาวเคราะห์มีวงโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มาก ทำให้ได้รับปริมาณฟลักซ์ของรังสีเอกซ์สูงกว่าที่โลกได้รับถึง 400 เท่า

การอาศัยได้ 
หัวข้อเรื่องการอาศัยได้บนดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี นั้นยังไม่ได้มีการเสนออย่างเป็นทางการ อย่างไรก็ตาม เราสามารถอนุมานแบบจำลองภูมิอากาศและพิจารณาเชิงทฤษฎีได้จากข้อมูลการกักเก็บสารระเหยได้บนดาวและรูปแบบการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้โคจรในเขตอาศัยได้ของดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า เป็นเขตที่น้ำสามารถดำรงสถานะของเหลวได้บนผิวดาวหากชั้นบรรยากาศและดาวเคราะห์เองมีสภาพที่เหมาะสม ดาวฤกษ์แม่เป็นดาวแคระแดง มีมวล 1 ใน 8 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ทำให้ขอบเขตอาศัยได้อยู่ระหว่าง 0.0423–0.0816 หน่วยดาราศาสตร์

ถึงแม้ว่าดาวเคราะห์ดวงนี้จะตั้งอยู่ในเขตอาศัยได้ แต่ยังมีการตั้งคำถามถึงการอยู่อาศัยได้ เนื่องจากยังมีเงื่อนไขทางกายภาพอื่น ๆ ที่มีศักยภาพเสี่ยงอันตราย เช่น ดาวเคราะห์ตั้งอยู่ใกล้ดาวฤกษ์พอที่จะเกิดปรากฏการณ์ไทดัลล็อก ซึ่งเกิดขึ้นหากดาวเคราะห์มีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรเป็น 0 ทำให้ด้านหนึ่งของดาวเคราะห์ประจันหันหน้าเข้าดาวฤกษ์และได้รับความร้อนและรังสีอยู่ตลอดเวลา ส่วนอีกด้านตกอยู่ในความมืดและความเย็นตลอดไป กรณีดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์ได้คิดว่าหากมีพื้นที่อยู่อาศัยได้บนดาวแล้ว พื้นที่นี้น่าจะตั้งอยู่บริเวณขอบของทั้งสองเขตนี้ นั่นคือพื้นที่ระหว่างกลางวันและกลางคืน โดยอุณหภูมิอาจเหมาะสมทำให้น้ำคงอยู่ในสภาพของเหลวได้หากมีน้ำบนดาวเคราะห์

ค่าความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี ยังไม่ทราบแน่ชัด โดยเบื้องต้นทราบว่าต่ำกว่า 0.35 ซึ่งมีศักยภาพสูงพอที่จะเกิดการโคจรที่มีอัตราการสั่นพ้องของวงโคจรเป็น 3:2 คล้ายกับการหมุนรอบตัวเองของดาวพุธเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ องค์การหอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้แห่งยุโรปสันนิษฐานว่าหากดาวเคราะห์ดวงนี้มีน้ำและบรรยากาศแล้ว จะเกิดสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมกว่าเมื่อไม่มีน้ำและบรรยากาศอย่างมาก ซึ่งอาจมีอุณหภูมิเฉลี่ยใกล้เคียงกับโลก พื้นที่อาศัยได้อาจเพิ่มขึ้นอีกมากถ้าหากดาวเคราะห์ดวงนี้มีชั้นบรรยากาศหนาพอที่จะสามารถถ่ายเทความร้อนไปยังด้านที่หันหน้าออกจากดาวฤกษ์ แบบจำลองให้ผลไว้ว่า หากปัจจุบันดาวเคราะห์ยังมีชั้นบรรยากาศอยู่ ดาวเคราะห์ดวงนี้อาจเคยสูญเสียปริมาณน้ำไปแล้วราว 1 มหาสมุทรในช่วง 100-200 ล้านปีหลังดาวเคราะห์ก่อกำเนิดเนื่องจากถูกรังสีของดาวฤกษ์กวาดออกไปในช่วงนั้น น้ำในสถานะของเหลวอาจปรากฏเฉพาะในพื้นที่ที่มีแดดแรงที่สุดของซีกดาวที่หันหน้าเข้าดาวฤกษ์ (กรณีไทดัลล็อก) หรือบริเวณเขตร้อนของดาว (กรณีการหมุนแบบสั่นพ้องอัตราส่วน 3:2) ทำให้สรุปได้ว่า ความสามารถในการกักเก็บน้ำของดาวเคราะห์เป็นปัญหาใหญ่ที่สุดต่อสภาพการอาศัยได้ของดาวเคราะห์ เราอาจใช้กล้องโทรทรรศน์หรือเครื่องมือสำรวจดาวเคราะห์ดวงนี้ได้ ซึ่งจะให้ข้อมูลด้านองค์ประกอบและชั้นบรรยากาศของดาวมากขึ้น นำมาวิเคราะห์ได้มากขึ้น 

ภาพเคลื่อนไหวด้านล่างคือแบบจำลองเชิงตัวเลขแสดงอุณหภูมิพื้นผิวที่เป็นไปได้บนดาวเคราะห์พร็อกซิมาคนครึ่งม้า บี โดยใช้แบบจำลองภูมิอากาศทั่วดาวเคราะห์ (Planetary Global Climate Model) ของห้องปฏิบัติการอุตุนิยมวิทยาเชิงพลวัต (Laboratoire de Météorologie Dynamique) ในที่นี้กำหนดให้ดาวเคราะห์มีบรรยากาศคล้ายโลกและมีมหาสมุทรปกคลุมดาวทั้งดวง เส้นประที่เห็นคือขอบเขตระหว่างผิวมหาสมุทรน้ำ (เหลว) และน้ำแข็ง และดาวเคราะห์มีการหมุนรอบตัวเองครบหนึ่งรอบ

เชิงอรรถ

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 

 รายงานการค้นพบ A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri ("ดาวเคราะห์ที่มีคุณสมบัติคล้ายโลกในวงโคจรที่เหมาะสมรอบดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า") โดยองค์การหอดูดาวท้องฟ้าซีกใต้แห่งยุโรป 
 เว็บไซต์โครงการเพลเรดด็อท  โครงการค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลกบริเวณดาวพร็อกซิมาคนครึ่งม้า 

กลุ่มดาวคนครึ่งม้า
ดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้นพบในปี พ.ศ. 2559
ดาวเคราะห์นอกระบบที่ตรวจพบโดยวิธีวัดความเร็วแนวเล็ง
ดาวเคราะห์นอกระบบในเขตอาศัยได้