เหล่าตัวประหลาดในเนบิวลานายพราน
ดาวที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่จะล้อมรอบด้วยดิสก์ก๊าซและฝุ่นซึ่งอาจจะมีดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นภายในในภายหลัง ซึ่งเรียกว่า ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์(protoplanetary dsk) ในเนบิวลานายพราน(Orion Nebula) ดาวที่สว่างที่สุดและมีมวลสูงที่สุดจะเปล่งรังสีอุลตราไวโอเลตอย่างรุนแรงอาบจนดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์เรืองสว่าง ช่วยให้นักวิจัยถ่ายภาพในรายละเอียดที่ไม่ธรรมดา ภาพดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ที่อาบยูวีที่น่าตื่นตาตื่นใจเหล่านี้ เป็นหนึ่งในการค้นพบครั้งใหญ่ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเมื่อหลายสิบปีก่อน
การศึกษางานใหม่โดยทีมนักวิจัยนานาชาติใช้กล้องเจมส์เวบบ์ ได้เผยให้เห็นว่าดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ที่ฮับเบิลได้พบนั้น บางส่วนอยู่ล้อมรอบดาวแคระน้ำตาล(brown dwarfs) ซึ่งเป็นวัตถุที่คล้ายดาวฤกษ์แต่เล็กเกินไปและเย็นเกินกว่าจะจุดประกายหลอมนิวเคลียสได้ ผลสรุปใหม่จากเวบบ์จะช่วยนักดาราศาสตร์ให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าแคระน้ำตาลก่อตัวได้อย่างไร, ความสัมพันธ์ของพวกมันกับดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ และพวกมันมีดาวเคราะห์เป็นของตัวเองหรือไม่ งานวิจัยเผยแพร่ในเวบ arXiv และใน Astrophysical Journal
ดาวก่อตัวขึ้นภายในเมฆก๊าซและฝุ่นก้อนใหญ่ในอวกาศที่มีความกว้างหลายปีแสง ซึ่งเรียกว่า เนบิวลา(nebulae) Kevin Luhman ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ที่เพนน์สเตท และผู้นำทีมวิจัย กล่าว เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักดาราศาสตร์สงสัยว่า ไม่นานหลังจากที่ดาวควบรวมภายในเนบิวลาได้ ดาวเคราะห์จะก่อตัวขึ้นภายในดิสก์ก๊าซและฝุ่นที่หลงเหลืออยู่รอบดาวที่เพิ่งเกิดขึ้น
ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ที่พบในเนบิวลานายพรานโดยกล้องฮับเบิล ภาพปก กลุ่มดาวนายพรานและเนบิวลานายพรานในภาพมุมกว้าง image credit: asterisk.apod.com
ไม่นานหลังจากที่ฮับเบิลออกสู่อวกาศในปี 1990 มันได้เผยภาพดิสก์เหล่านี้ผ่านการสำรวจในเนบิวลานายพราน เนบิวลานายพรานมีดาวที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ราว 2000 ดวง และเป็นหนึ่งในพื้นที่ก่อตัวดาวที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรามากที่สุดที่ราว 1300 ปีแสง วัตถุบางส่วนที่ก่อตัวในเนบิวลาอย่างนายพราน มีมวลที่ต่ำเกินกว่าจะเกิดนิวเคลียร์ฟิวชั่นได้ ดังนั้นพวกมันจึงเย็นและสลัว และไม่อาจกลายเป็นดาวฤกษ์เต็มตัวได้
Catalina Alves de Oliveira หัวหน้าแผนกการพัฒนาปฏิบัติการในอวกาศ ที่อีซา และผู้นำคนหนึ่งในทีมวิจัย กล่าว วัตถุที่คล้ายดาวฤกษ์แต่ไม่มีฟิวชั่นเหล่านี้ถูกเรียกว่า ดาวแคระน้ำตาล คำถามก็คือ คุณจะพบดิสก์ฝุ่นก๊าซรอบแคระน้ำตาลใดๆ ในเนบิวลานายพราน ได้หรือไม่
ไม่นานหลังจากที่มีการค้นพบดาวแคราะน้ำตาลในช่วงกลางทศวรรษ 1990 นักดาราศาสตร์ก็เริ่มสงสัยว่าพวกมันอาจจะมีดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ด้วยหรือไม่ ดิสก์ลักษณะนี้บางส่วนที่ถูกพบโดยฮับเบิลในทศวรรษ 1990 ดูจะล้อมรอบวัตถุที่สลัวมากพอที่จะเป็นแคระน้ำตาล แต่ก็ยังไม่มีการตรวจสอบเพื่อยืนยันว่าพวกมันมีอุณหภูมิต่ำพอที่จะเป็นแคระน้ำตาลจริงๆ ซึ่งต้องการกล้องอินฟราเรดที่ไวมากกว่านี้เพื่อตรวจสอบ
กล้องเวบบ์ซึ่งออกสู่อวกาศในปี 2021 เป็นกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยมี ทำให้มันเป็นเครื่องมือที่เหมาะสมอย่างสมบูรณ์แบบในการตรวจสอบอุณหภูมิของวัตถุสลัวในเนบิวลานายพรานที่อาจเป็นดาวแคระน้ำตาล ซึ่งรวมถึงดิสก์ก่อตัวที่สลัวที่สุดที่ฮับเบิลเคยถ่ายไว้เมื่อ 30 ปีก่อน
ภาพอินฟราเรดแสดงใจกลางของเนบิวลานายพรานที่ถ่ายโดย NIRCam ของกล้องเวบบ์ ภาพเล็กแสดงภาพขยายดิสก์ก่อกำเนิด(proplyds) สลัวสองแห่งจากฮับเบิลในช่วงตาเห็นและเวบบ์ในช่วงอินฟราเรด ในโพรพลิดแต่ละอันมีดิสก์ขนาดเล็กที่เป็นเงาดำในภาพตาเห็น ล้อมรอบด้วยแนวปะทะสว่างจากการแตกตัวเป็นไอออนซึ่งเกิดจากการแผ่รังสียูวีที่รุนแรงจากดาวมวลสูง พบดาวแคระน้ำตาลในใจกลางดิสก์แต่ละวง (ต่อ)
ในภาพจากเวบบ์ ยังยืนยันว่าวัตถุเป็นแคระน้ำตาลจากอุณหภูมิที่เย็นของพวกมัน
ทีมนักดาราศาสตร์ตรวจสอบสเปคตรัมอินฟราเรดว่าที่แคระน้ำตาลกลุ่มเล็กๆ โดยใช้สเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้ ข้อมูลยืนยันว่าวัตถุ 20 ดวงเย็นมากพอที่จะเป็นแคระน้ำตาล โดยที่มีขนาดเล็กที่สุดอาจมีมวลเพียง 0.5% ของดวงอาทิตย์ หรือ 5 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ
ยังมีวัตถุอีก 2 ดวงที่มีมวลใกล้เคียงกับมวลขั้นต่ำสุดในการเกิดฟิวชั่น ที่ 7.5% มวลดวงอาทิตย์ ดังนั้นจึงไม่แน่ชัดว่าพวกมันเป็นดาวฤกษ์ขนาดเล็ก หรือเป็นแคระน้ำตาลดวงใหญ่กันแน่ กลุ่มตัวอย่างที่ตรวจสอบยังมีดิสก์สลัวที่ฮับเบิลพบในทศวรรษ 1990 ด้วย ทำให้พวกมันเป็นดิสก์ก่อกำเนิดที่เย็นที่สุดและมีมวลเบาที่สุดสองแห่งเท่าที่เคยพบมา
การสำรวจใหม่จากเวบบ์เพียงแค่สะกิดผิวในแง่ของแคระน้ำตาลในเนบิวลานายพรานเท่านั้น Luhman กล่าว เนบิวลานายพรานมีวัตถุสลัวสองสามร้อยดวงที่อาจเป็นแคระน้ำตาลซึ่งก็พร้อมสำหรับการตรวจสอบสเปคตรัมด้วยเวบบ์ การสำรวจในเนบิวลานายพรานด้วยเวบบ์ในอนาคตน่าจะช่วยให้พบดิสก์ก่อกำเนิดรอบแคระน้ำตาลได้อีกมากมาย และตรวจสอบมวลต่ำที่สุดที่แคระน้ำตาลจะมีได้ ข้อมูลนี้จะช่วยเราให้เติมช่องว่างในความรู้ว่าแคระน้ำตาลก่อตัวอย่างไร และความสัมพันธ์ของพวกมันกับดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ได้
กล้องเวบบ์สำรวจพบวัตถุกลุ่มใหม่ที่ไม่ทราบที่มาในเนบิวลานายพราน เป็นวัตถุคู่ที่มีมวลพอๆ กับดาวพฤหัส(Jupiter-mass Binary Objects; Ju MBOs)
นอกจากนี้ ในเนบิวลานายพรานแห่งเดียวกันนี้ กล้องเวบบ์ยังได้พบวัตถุมวลต่ำกว่าดาวฤกษ์(substellar objects) ประหลาดที่เรียกว่า Ju MBOs(Jupiter-mass binary objects) อีกด้วย ซึ่งเป็นวัตถุมวลพอๆ กับดาวเคราะห์โคจรรอบกันและกันเป็นคู่ๆ ทฤษฎีเดิมว่าด้วยการก่อตัวดาวเคราะห์ไม่สามารถทำนายการมีอยู่ของคู่เหล่านี้ได้ และ Ju MBO ก็มีมวลต่ำเกินกว่าจะก่อตัวในแบบเดียวกับที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้น
ขณะนี้ Dr. Richard Parker และนักศึกษาปริญญาตรี Jessica Diamond จากมหาวิทยาลัยเชฟฟิลด์เสนอทฤษฎีการก่อตัวของวัตถุคู่เหล่านี้ใหม่ โดยเกี่ยวข้องกับ การกัดกร่อนจากแสงดาว(photoerosion)
จากงานวิจัยบอกว่า เดิม Ju MBOs ก่อตัวขึ้นในแบบเดียวกับดาวฤกษ์ แต่การเจริญของพวกมันถูกยับยั้งไว้โดยการแผ่รังสีรุนแรงจากดาวมวลสูง(OB stars) ใกล้ๆ ดาวเหล่านี้เปล่งรังสีที่แรงกล้ามาก ซึ่งฉีกก๊าซไฮโดรเจนออกจากชั้นก๊าซส่วนนอกๆ ของ Ju MBOs ที่กำลังก่อตัวขึ้น โดยมีพื้นฐานจากการสำรวจที่บอกว่าดาวฤกษ์เกือบทั้งหมดก่อตัวขึ้นเป็นคู่ การแผ่รังสีจากดาวมวลสูงก็น่าจะหยุดการเจริญของดาวคู่ได้แต่เนิ่นๆ ด้วย
แม้ว่าทฤษฎีนี้อาจจะให้แง่มุมเพิ่มเติมสู่การก่อตัวของวัตถุมวลใกล้เคียงกับดาวเคราะห์ที่ล่องลอยอย่างเป็นอิสระ แต่ธรรมชาติที่แท้จริงและธรรมชาติของ Ju MBOs ก็ยังคงต้องมีการสำรวจเพิ่มเติม งานวิจัยใหม่จะเผยแพร่ใน Astrophysical Journal และออนไลน์บนเวบ arXiv
แหล่งข่าว phys.org - NASA telescopes discover brown dwarf protoplanetary disks in the Orion nebula
iflscience.com - failed stars might be able to form planets, cosmic first observations suggest
phys.org – Jupiter-mass binary objects hidden in Orion Nebula: study explores new theory on their formation
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
