นักดาราศาสตร์เร่งล่า “เอ็กโซโทรจัน” วัตถุลึกลับที่ซ่อนตัวในระบบพัลซาร์สุดขั้ว

ทีมนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนียเปิดเผยงานวิจัยล่าสุดเกี่ยวกับการค้นหา "เอ็กโซโทรจัน" (Exotrojans) หรือกลุ่มวัตถุบริวารที่แฝงตัวอยู่นอกระบบสุริยะ โดยพุ่งเป้าไปที่สภาพแวดล้อมสุดขั้วอย่างระบบดาวคู่ของพัลซาร์แม่ม่ายดำ แม้ว่าจนถึงขณะนี้จะยังไม่พบหลักฐานการมีอยู่ของวัตถุดังกล่าวอย่างชัดเจน แต่งานวิจัยนี้ได้ปูทางไปสู่วิธีการใหม่ในการค้นหาวัตถุลึกลับที่อาจซ่อนตัวอยู่ทั่วจักรวาล

ในระบบสุริยะของเรามีกลุ่มดาวเคราะห์น้อยที่เรียกว่า "โทรจัน" อาศัยอยู่เป็นจำนวนมาก โดยเฉพาะบริเวณวงโคจรของดาวพฤหัสบดีที่มีวัตถุเหล่านี้มากกว่าหมื่นดวง โทรจันคือวัตถุที่โคจรไปพร้อมกับดาวเคราะห์ดวงใหญ่ โดยอาศัยอยู่ในบริเวณที่เรียกว่า "จุดลากรางจ์" ซึ่งเป็นตำแหน่งที่แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์และดาวเคราะห์หักล้างกันจนเกิดความสมดุล ทำให้วัตถุขนาดเล็กสามารถเกาะกลุ่มโคจรตามหรือนำหน้าดาวเคราะห์ได้อย่างเสถียร จากการที่ดาวเคราะห์เกือบทุกดวงในระบบสุริยะมีโทรจันเป็นของตัวเอง นักดาราศาสตร์จึงเชื่อว่าระบบดาวอื่นก็น่าจะมี "เอ็กโซโทรจัน" หรือโทรจันนอกระบบสุริยะอยู่เช่นกัน

งานวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal นำโดยแจ็กสัน เทย์เลอร์ จากมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย ได้เจาะลึกการค้นหาเอ็กโซโทรจันในระบบที่รุนแรงที่สุดแห่งหนึ่งในจักรวาล นั่นคือระบบดาวคู่ของพัลซาร์แม่ม่ายดำ ระบบนี้ประกอบด้วยพัลซาร์หรือดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว และดาวฤกษ์คู่ขนาดเล็กที่มีมวลเพียงร้อยละหนึ่งของดวงอาทิตย์ พัลซาร์จะแผ่รังสีพลังงานสูงออกมากัดเซาะทำลายดาวฤกษ์คู่ของมันไปเรื่อย ๆ จนเป็นที่มาของชื่อแม่ม่ายดำ แม้สภาพแวดล้อมจะดูรุนแรง แต่มวลที่น้อยมากของดาวฤกษ์คู่กลับทำให้การคำนวณทางฟิสิกส์บ่งชี้ว่า วงโคจรบริเวณจุดลากรางจ์ในระบบนี้มีความเสถียรและเอื้อต่อการซ่อนตัวของเอ็กโซโทรจันมากกว่าระบบดาวคู่ทั่วไป

การค้นหาเอ็กโซโทรจันในระบบพัลซาร์ไม่ใช่เรื่องง่ายและไม่สามารถใช้วิธีการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะแบบดั้งเดิมได้ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์คู่จะบดบังแรงดึงดูดอันน้อยนิดของวัตถุโทรจัน ทีมวิจัยจึงต้องใช้เทคนิคพิเศษสองรูปแบบ เทคนิคแรกคือการเปรียบเทียบกราฟแสงกับข้อมูลคลื่นวิทยุในระบบดาวคู่ชื่อ PSR J1641+8049 โดยแสงที่ตามองเห็นจะบอกตำแหน่งของดาวฤกษ์คู่ ส่วนคลื่นวิทยุจากพัลซาร์จะช่วยระบุตำแหน่งศูนย์กลางมวลของระบบทั้งหมด หากข้อมูลทั้งสองส่วนไม่สอดคล้องกัน อาจเป็นสัญญาณบ่งชี้ว่ามีวัตถุที่สามหรือโทรจันเข้ามาแทรกแซงแรงโน้มถ่วง

เทคนิคที่สองคือการวิเคราะห์ข้อมูลระยะเวลา 15 ปีจากโครงการ NANOGrav โดยมุ่งเน้นไปที่ระบบพัลซาร์แม่ม่ายดำอีก 8 แห่ง เทคนิคนี้ใช้การวัดเวลาที่พัลส์คลื่นวิทยุเดินทางมาถึงโลก หากมีโทรจันโคจรอยู่ มันจะทำให้ศูนย์กลางมวลของระบบเกิดการส่ายไปมา ส่งผลให้จังหวะการรับคลื่นวิทยุบนโลกเกิดความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อย ซึ่งนักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับความเปลี่ยนแปลงนี้ได้เพื่อใช้เป็นเบาะแสในการค้นหา

แม้จะใช้เทคนิคขั้นสูงตรวจสอบระบบพัลซาร์ถึง 9 แห่ง แต่ทีมวิจัยยังไม่สามารถยืนยันการค้นพบเอ็กโซโทรจันได้ สัญญาณที่พบ 2 แห่งจากชุดข้อมูล NANOGrav คาดว่าอาจเป็นเพียงสัญญาณลวงที่เกิดจากสัญญาณรบกวนของพัลซาร์เอง หรือข้อจำกัดในการติดตามดาวของกล้องโทรทรรศน์วิทยุอาเรซีโบ อย่างไรก็ตาม การทดสอบนี้ช่วยยืนยันได้ว่าไม่มีวัตถุที่มีมวลเทียบเท่าโลกซ่อนอยู่ในระบบดาวเจ็ดแห่ง และในระบบที่ใช้การเทียบกราฟแสงก็สามารถตัดความเป็นไปได้ที่จะมีวัตถุขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสบดีแปดเท่าออกไป

การที่ยังไม่พบเอ็กโซโทรจันในขณะนี้ไม่ได้หมายความว่าพวกมันไม่มีอยู่จริง วัตถุขนาดเล็กเท่าโลกจำเป็นต้องอาศัยระบบที่มีความเสถียรของแรงโน้มถ่วงสูงมากในการเกาะเกี่ยววงโคจร จึงมีความเป็นไปได้ว่าอาจมีวัตถุขนาดเล็กกว่าแอบซ่อนอยู่ในระบบที่ทำการสำรวจไปแล้ว นักดาราศาสตร์ยังคงตั้งความหวังกับการวิเคราะห์ชุดข้อมูลใหม่ในอนาคต เช่น ข้อมูลรอบยี่สิบปีของโครงการ NANOGrav ซึ่งจะช่วยเพิ่มโอกาสในการไขความลับและค้นหาผู้โดยสารมืดแห่งห้วงอวกาศเหล่านี้ต่อไป

👨‍🚀 ข้อมูลอ้างอิง: Universe Today
- Astronomers Search for "Exotrojans" Hiding in Extreme Pulsar Systems