ก่อนหน้ายุคสมัยของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ นักดาราศาสตร์สามารถค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้เพียงจำนวนน้อยนิด โดยส่วนใหญ่เป็นผลจากการใช้วิธีที่เรียกว่า Radial Velocity หรือการวัดการสั่นไหวของดาวฤกษ์ที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์บริวาร การตรวจจับด้วยวิธีนี้อาศัยการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นแสงดาวฤกษ์ที่เบี่ยงไปเล็กน้อย ดาวฤกษ์ที่ถูกดึงเข้าหาผู้สังเกตทำให้แสงมีความยาวคลื่นสั้นลง (blue-shift) ขณะที่ดาวฤกษ์ที่เคลื่อนห่างออกไปจะทำให้ความยาวคลื่นยาวขึ้น (red-shift) เทคนิคนี้แม้จะได้ผลดีในยุคแรก แต่ก็มีข้อจำกัดที่สำคัญคือ ต้องอาศัยความละเอียดสูงมากในการวัดความเร็วเพียงไม่กี่เมตรต่อวินาที และดาวเคราะห์ที่มักพบก็จะเป็นดาวเคราะห์ที่มีมวลมากคล้ายกับดาวพฤหัสบดีเท่านั้น
แนวคิด Transit Method ในยุคนั้นยังเป็นเพียงแนวคิดในกระดาษเท่านั้น โดยหลักการของวิธีการนี้คือสังเกตการลดลงของแสงดาวฤกษ์ เมื่อมีดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์นั้นจากมุมมองของเรา หากสามารถสังเกตเห็นเงาของดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ได้ การตามหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะของเราก็จะง่ายมากขึ้น เพียงแต่ว่าวิธีการนี้ยากกว่าวิธีวัดการสั่นของดาวฤกษ์ เพราะต้องอาศัยเทคโนโลยีที่มีความสามารถในการตรวจจับการลดลงของแสงที่เกิดจากดาวเคราะห์ ซึ่งเปรียบได้กับการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของแสงที่เพียง 1% สำหรับดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ หรือ 0.08% ในการตามหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีขนาดเท่ากับโลกของเรา นั่นหมายถึงความจำเป็นในการสร้าง Photometer หรือเครื่องวัดความเข้มแสงที่มีความแม่นยำสูงระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน และด้วยข้อจำกัดของบรรยากาศโลกที่ทำให้การวัดแสงละเอียดเช่นนี้แทบเป็นไปไม่ได้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้เสนอแนวคิดใหม่ คือการใช้กล้องโทรทรรศน์ที่อยู่ในอวกาศ
โครงการกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของ NASA จึงถือกำเนิดขึ้น โดยมีเป้าหมายหลักคือการตรวจสอบดาวฤกษ์กว่า 150,000 ดวงในกลุ่มดาว Cygnus และ Lyra เพื่อตามหาการลดลงของแสงที่เกิดจากดาวเคราะห์ โครงสร้างการทำงานของกล้องเคปเลอร์ใช้วิธีการจ้องมองไปยังทิศทางเดียวอย่างต่อเนื่องยาวนานหลายปี เพื่อบันทึกการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแสงดาวอย่างแม่นยำ พร้อมทั้งสามารถวิเคราะห์ได้ว่าดาวเคราะห์กำลังเคลื่อนจากทิศไหนไปยังทิศไหน อัตราโคจร และลักษณะของวงโคจร ทำให้การเก็บข้อมูลละเอียดกว่าการวัด Radial Velocity หลายเท่า
ในช่วง 4 ปีแรกของภารกิจกล้องเคปเลอร์สามารถทำงานได้ดีเกินคาด มันค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนับพันดวง และสร้างหลักฐานเชิงสถิติว่าดาวเคราะห์เป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปในจักรวาล แต่ไม่นานหลังจากนั้น ภารกิจหลักของกล้องเคปเลอร์ก็ไม่สามารถดำเนินได้ต่ออีกต่อไป เมื่อระบบควบคุมทิศทาง (reaction wheels) พังจนไม่สามารถรักษาตำแหน่งการจ้องมองเดิมได้อีกต่อไป ทีมงานจึงพลิกวิกฤตให้เป็นโอกาส ด้วยการออกแบบภารกิจใหม่ชื่อว่า K2 Mission เปลี่ยนจากการมองจุดเดียวเป็นการ “ส่องกราด” ไปทั่วท้องฟ้าแทน ด้วยการใช้แรงดันแสงจากดวงอาทิตย์ช่วยทรงตัวร่วมกับวงโคจรของยาน
ภาพวาดของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์จากจินตนาการของศิลปินและภาพอธิบายลักษณะการส่องกราดในภารกิจ K2 Extension ที่เปลี่ยนจากการตามหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพียงจุดเดียวเป็นหลายตำแหน่งทั่วทั้งท้องฟ้า - ที่มา NASA
การเปลี่ยนแปลงแนวทางนี้ ทำให้กล้องเคปเลอร์สามารถค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้ในอัตราที่มากกว่าเดิม พบระบบดาวที่หลากหลายยิ่งกว่าที่เคย ทั้งดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่าดาวเนปจูน ดาวเคราะห์ในเขตเอื้อชีวิต (habitable zone) และระบบที่มีดาวเคราะห์หลายดวง หรือแม้แต่จับตาการระเบิดของดวงดาวที่หาชมได้ยากอีกด้วย โดยสิ่งเหล่านี้ไม่เพียงเพิ่มจำนวนการค้นพบเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความหลากหลายของระบบสุริยะอื่นๆ ไปโดยสิ้นเชิง
ความสำเร็จของกล้องเคปเลอร์ ได้ปูทางให้เกิดภารกิจรุ่นถัดไป เช่น Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) ที่ออกแบบมาเพื่อทำการสำรวจทั้งท้องฟ้าอย่างเป็นระบบ รวมถึงการผสานงานกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศศักยภาพสูงอย่าง Hubble Space Telescope และ James Webb Space Telescope (JWST) เพื่อศึกษาชั้นบรรยากาศและองค์ประกอบของดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านั้นในรายละเอียดที่ไม่เคยทำได้มาก่อน
เคปเลอร์ ไม่ได้เพียงแต่ค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะเพียงเท่านั้น แต่มันยังปฏิวัติการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน จากงานวิจัยเฉพาะกลุ่มเล็กๆ สู่ปัจจุบันที่ไม่ว่าใครก็สามารถมีส่วนร่วมในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้ การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบกลายเป็นกิจกรรมที่ทั้งนักวิทยาศาสตร์มืออาชีพและนักดาราศาสตร์สมัครเล่นสามารถทำได้ด้วยเครื่องมือแบบเดียวกับที่กล้องเคปเลอร์ใช้ ซึ่งนับว่าเป็นการปฏิวัติของวงการวิทยาศาสตร์ที่เคปเลอร์ทำให้เกิดขึ้นจริง
ฟังรายการได้ทาง
