ครั้งแรกของโลก! นักวิจัย สดร. ค้นพบระบบดาวเคราะห์น้อยที่มีดวงจันทร์บริวาร 3 ดวง

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) (สดร.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม เปิดเผยข่าวดาราศาสตร์สำคัญระดับโลก เมื่อนักวิจัย สดร. ค้นพบดวงจันทร์ดวงที่สามของระบบดาวเคราะห์น้อย 130 อิเล็กทรา (130 Elektra) นับเป็นการค้นพบระบบดาวเคราะห์น้อยที่มีดวงจันทร์บริวารถึง 3 ดวง เป็นครั้งแรกของโลก

ดร. วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ เปิดเผยว่า ดร. แอนโทนี แบร์เดอ (Anthony Berdeu) นักวิจัยประจำสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) และจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยล่าสุด ในหัวข้อ “First observation of a quadruple asteroid. Detection of a third moon around (130) Elektra with SPHERE/IFS” ลงในวารสาร Astronomy & Astrophysics ในวันนี้ (8 กุมภาพันธ์ 2565)[1] ถึง “การค้นพบดวงจันทร์ดวงที่ 3 ที่โคจรอยู่รอบดาวเคราะห์น้อย 130 Elektra โดยข้อมูลที่ได้จาก SPHERE/IFS ทำให้จำนวนดวงจันทร์บริวารรอบดาวเคราะห์น้อยนี้เพิ่มขึ้นจาก 2 ดวงเป็น 3 ดวง นับเป็นระบบดาวเคราะห์น้อยดวงแรกที่มีการค้นพบว่ามีดวงจันทร์บริวารได้ถึง 3 ดวง (quadruple asteroid system)  เป็นครั้งแรกของโลก”

สเฟียร์ ไอเอฟเอส (SPHERE/ IFS) เป็นอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่กับกล้องโทรทรรศน์ Very Large Telescope (VLT) ขนาด 8.2 เมตร ของหอดูดาวซีกฟ้าใต้แห่งยุโรป (European Southern Observatory: ESO) ที่ติดตั้งอยู่บนภูเขาเซอร์โร ปารานัล ในทะเลทรายอะตาคามา ทางตอนเหนือของประเทศชิลี SPHERE หรือ Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument และ Integral Field Spectrograph (IFS) นี้ เป็นอุปกรณ์ที่สามารถทำการศึกษาสเปกตรัมและรายละเอียดของภาพไปได้พร้อมๆ กัน เพื่อจุดประสงค์ในการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะโดยตรง

ในปี 2562 ขณะที่แอนโทนียังเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยฌอง มอนเนต์ ประเทศฝรั่งเศส เขาได้พัฒนาระบบอัลกอริธึมใหม่เพื่อประมวลผลข้อมูลที่ได้จาก SPHERE/IFS และได้สาธิตให้เห็นว่าวิธีนี้มีข้อได้เปรียบกว่าอัลกอริธึมที่ ESO ใช้ปัจจุบัน ซึ่งได้ตีพิมพ์ผลงานเอาไว้ตั้งแต่ปี 2563[2]

ระหว่างที่กำลังทดสอบอัลกอริธึมใหม่นี้กับดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีจากข้อมูลที่ถูกบันทึกเอาไว้ เมื่อ​วันที่ 9 ธันวาคม 2557 แอนโทนีได้พบว่ามีการบันทึกภาพการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์น้อย 130 Elektra อยู่ด้วย เขาจึงได้ทดลองเอาอัลกอริธึมนี้ไปใช้ประมวลผลข้อมูลของดาวเคราะห์น้อยด้วย จากการทดลองกับภาพที่ได้ แอนโทนีได้ยืนยันว่าเขาสามารถค้นพบดวงจันทร์สองดวง เช่นเดียวกับที่เคยถูกค้นพบในปี 2557[3] นอกจากนั้น เขาได้สังเกตเห็นถึงความเป็นไปได้ที่อาจจะมีการค้นพบดวงจันทร์ดวงที่สามโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยนี้อยู่ อย่างไรก็ตาม เมื่อทดลองวิเคราะห์ข้อมูลกับชุดข้อมูลที่ได้ในวันที่ 30 และ 31 ธันวาคม 2557 ด้วยความสว่างจากดาวเคราะห์น้อยหลัก อิเล็กทราที่สว่างกว่าเป็นอย่างมาก ทำให้แสงจากดวงจันทร์ดวงที่สามนี้ถูกบดบังอยู่ภายใต้วงแสงจ้า (halo) ของดาวเคราะห์น้อยหลัก จึงยังไม่สามารถยืนยันการค้นพบดวงจันทร์ดวงที่สามได้ในขณะนั้น ต่อมาในปี 2563 หลังจากที่แอนโทนีได้ย้ายมาประจำที่สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติที่ประเทศไทย ได้พัฒนาอัลกอริธึมอีกชุดหนึ่งในการลดแสง halo จากดาวเคราะห์น้อยหลัก และนำไปวิเคราะห์กับข้อมูลทั้งสามชุดอีกครั้งหนึ่ง ผลที่ได้นั้นเปิดเผยให้เห็นถึงดวงจันทร์ทั้งสามที่โคจรอยู่ใกล้เคียงกับแสงสว่างจากดาวเคราะห์น้อยหลักจากทั้งสามชุดข้อมูลอย่างชัดเจน จึงเป็นการยืนยันการมีอยู่ของดวงจันทร์ดวงที่สามรอบ อิเล็กทราได้อย่างชัดเจน ดวงจันทร์ที่ค้นพบใหม่นี้จึงมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า “S/2014 (130) 2” อิเล็กทราจึงนับเป็นระบบดาวเคราะห์น้อยดวงแรกที่เรารู้จักที่มีดวงจันทร์โคจรอยู่ด้วยกันถึงสามดวง

จากการสังเกตการณ์นี้ ทำให้เราสามารถยืนยันได้ว่าดวงจันทร์ดวงที่ 3 นี้มีวงโคจรที่ถูกยึดเหนี่ยวเอาไว้โดยแรงโน้มถ่วงรอบๆ ดาวเคราะห์น้อยอิเล็กทราอย่างแท้จริง ดวงจันทร์ดวงนี้มีวงโคจรอยู่ห่างออกไปจากดาวเคราะห์น้อยอิเล็กทราเพียง 344 กิโลเมตร (อิเล็กทรามีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยที่ประมาณ 200 กิโลเมตร) และโคจรรอบดาวเคราะห์น้อยหนึ่งรอบทุกๆ 16.3 ชั่วโมง ดวงจันทร์ดวงนี้มีวงโคจรที่ค่อนข้างเอียงเมื่อเทียบกับดวงจันทร์อีกสองดวง และระนาบการหมุนของอิเล็กทรา

เป็นที่น่าสนใจว่า ข้อมูลที่ค้นพบดวงจันทร์ดวงที่ 3 นี้เป็นข้อมูลชุดเดียวกับที่ค้นพบดวงจันทร์ดวงที่ 2 แต่ตลอดเวลาที่ผ่านมา ดวงจันทร์ดวงนี้หลุดรอดการค้นพบมาตลอด แต่ด้วยเทคนิคและขั้นตอนการประมวลผลข้อมูลใหม่นี้ ทำให้แสงอันริบหรี่ของดวงจันทร์นี้ไม่จางหายไปในระหว่างขั้นตอนการลดทอนข้อมูล ซึ่งนำไปสู่การค้นพบดวงจันทร์ดวงที่ 3 ในที่สุด การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่เป็นการค้นพบดวงจันทร์ดวงใหม่ และระบบดาวเคราะห์น้อยที่มีดวงจันทร์บริวารถึง 3 ดวงเป็นครั้งแรกเท่านั้น แต่ยังเป็นการเปิดเผยความเป็นไปได้ของวัตถุใหม่ๆ ท่ามกลางฐานข้อมูลอันมหาศาลที่ยังคงรอคอยการค้นพบ ด้วยอัลกอริธึมในการประมวลผลข้อมูลที่พัฒนาขึ้นมาใหม่นี้ 

ปัจจุบัน สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ มีนักวิจัยจากนานาประเทศร่วมทำงานอยู่ทั้งสิ้นกว่า 16 คน จาก 11 ประเทศ โดยแอนโทนีเป็นนักวิจัยที่กำลังพัฒนาเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลภาพที่มีคอนทราสต์สูง (high-contrast imaging) ที่จะนำมาใช้กับเอวาโค (EvWaCo: Evanescent-Wave Coronagraph)[4] ที่อาจจะเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่จะมาแทนการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในอนาคต รวมไปถึงผู้นำทีมพัฒนาระบบ Adaptive Optics ที่ห้องปฏิบัติการทัศนศาสตร์และโฟโตนิกส์ของ สดร. กำลังพัฒนาอยู่เพื่อนำมาใช้กับกล้องโทรทรรศน์แห่งชาติของไทย

อ้างอิง/ เพิ่มเติม:

[1] https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=10.1051/0004-6361/202142623

[2] https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2020/03/aa36890-19/aa36890-19.html

[3] https://arxiv.org/abs/1603.04435

[4] https://www.narit.or.th/index.php/astronomy-technology/1757-astronomy-to-technology-08