ระบบดาวเคราะห์รอบดาวแคระขาวที่อาจเอื้ออาศัยได้
ในบรรดาวแคระขาวราว 1 หมื่นล้านดวงในกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ บอกว่า มีจำนวนมากกว่าที่เคยคาดไว้ว่าน่าจะให้สภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการมีดาวเคราะห์นอกระบบที่ค้ำจุนชีวิตได้
ในรายงานที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal ทีมวิจัยที่นำโดย Aomawa Shields รองศาสตราจารย์สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ที่ยูซี เออร์ไวน์ ได้แบ่งปันผลสรุปจากการศึกษาเพื่อเปรียบเทียบภูมิอากาศของดาวเคราะห์นอกระบบรอบดาวที่แตกต่างกัน 2 ดวง
ดวงหนึ่งเป็นแคระขาวในทฤษฎี ซึ่งผ่านร้อนหนาวในวัฏจักรชีวิตดาว และกำลังอยู่ในเส้นทางที่เย็นตัวลงอย่างช้าๆ เพื่อมอดดับ และอีกดวงเป็นดาวฤกษ์ Kepler-62 ซึ่งเป็นดาวฤกษ์วิถีหลัก(main sequence star) ซึ่งอยู่ในขั้นตอนวิวัฒนาการเหมือนกับดวงอาทิตย์(หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม-ผู้แปล)
ด้วยการใช้แบบจำลองคอมพิวเตอร์ภูมิอากาศสามมิติ ซึ่งปกติจะใช้เพื่อศึกษาสภาพแวดล้อมบนโลก นักดาราศาสตร์พบว่าดาวเคราะห์ของแคระขาวจะอุ่นกว่าดาวเคราะห์ของ Kepler-62 อย่างมาก แม้ว่าจะมีการกระจายพลังงานจากดาวที่เหมือนกัน ในขณะที่แคระขาวอาจจะส่งความร้อนออกจากกิจกรรมนิวเคลียร์ที่ยังเหลืออยู่ในชั้นรอบนอกๆ แต่มันก็ไม่มีนิวเคลียร์ฟิวชั่นในแกนกลางอีกต่อไป ด้วยเหตุนี้ จึงมักถูกมองข้ามความสามารถของดาวในการมีดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้ Shields กล่าว
เส้นทางวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์(1,2) เมื่อมีอายุมากขึ้นจะพองตัวกลายเป็นดาวยักษ์แดง(3) ผลักเปลือกก๊าซส่วนนอกออกมา(4) ในขณะที่แกนกลางกลายเป็นดาวแคระขาว(5) ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่โคจรรอบดาวแคระขาว พร้อมทั้งเศษซากอันเป็นผลจากการแปรสภาพของดาวฤกษ์ที่เคยคล้ายดวงอาทิตย์มาเป็นดาวแคระขาว
แบบจำลองเสมือนจริงคอมพิวเตอร์บอกว่าถ้ามีดาวเคราะห์หินอยู่ในวงโคจร ดาวเคราะห์เหล่านั้นก็น่าจะเอื้ออาศัยได้มากกว่าที่เคยคิดไว้ เธอบอกว่าความแตกต่างหลักในระบบดาว/ดาวเคราะห์ที่ทีมศึกษา ว่าส่งผลต่อภูมิอากาศของดาวเคราะห์ว่าจะเอื้ออาศัยได้หรือไม่นั้น ทั้งหมดขึ้นอยู่กับคุณลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์เอง
เขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ของแคระขาว ซึ่งเป็นพื้นที่ที่ดาวเคราะห์นอกระบบที่อาจมีอยู่ น่าจะมีน้ำของเหลวได้ น่าจะอยู่ใกล้กับดาวมากกว่า เทียบกับเขตเอื้ออาศัยได้รอบดาวอื่นๆ อย่าง Kepler-62 Shields ให้ความเห็นว่า เมื่ออยู่ใกล้กว่า ก็ทำให้เกิดคาบการโคจรที่เร็วกว่ามาก คือราว 10 ชั่วโมงสำหรับดาวเคราะห์รอบแคระขาว ส่วนดาวเคราะห์รอบ Kepler-62 มีคาบการโคจร 155 วัน
ในขณะที่ดาวเคราะห์ทั้งสองน่าจะถูกดึงไว้ในวงโคจรพ้อง(synchronous orbit; คาบการหมุนรอบตัวและคาบการโคจรของดาวเคราะห์เท่ากัน) โดยมีด้านกลางวันที่ถาวร และกลางคืนที่มืดมิดตลอดกาล แต่คาบการโคจรของดาวเคราะห์รอบแคระขาวที่เร็วมากๆ ก็จะกระจายให้เมฆไหลไปทั่วดาวเคราะห์ ส่วนคาบ 155 วันของดาวเคราะห์รอบ Kepler-62 ทำให้เกิดกลุ่มเมฆไอน้ำขนาดใหญ่ที่ด้านกลางวัน
เราคาดว่าการโคจรพ้องของดาวเคราะห์ในเขตเอื้ออาศัยได้ของดาวฤกษ์ปกติอย่าง Kepler-62 จะทำให้มีเมฆปกคลุมบนด้านกลางวันของดาวเคราะห์มากกว่า สะท้อนรังสีที่เข้ามาให้ออกไปจากพื้นผิวดาวเคราะห์ Shields กล่าว โดยปกตินี่จะเป็นสิ่งที่ดีสำหรับดาวเคราะห์ที่โคจรใกล้ขอบในของเขตเอื้ออาศัยได้ ซึ่งพวกมันจะยังคงเย็นลงบ้างแทนที่จะสูญเสียมหาสมุทรออกสู่อวกาศในปรากฏการณ์เรือนกระจกกู่ไม่กลับ(runaway greenhouse)
แต่สำหรับดาวเคราะห์ที่โคจรกลางเขตเอื้ออาศัยได้พอดี นี่ไม่ใช่เรื่องดี Shields กล่าว ดาวเคราะห์รอบ Kepler-62 มีเมฆปกคลุมอย่างมากจนมันเย็นเกินไป เซ่นสรวงพื้นที่พื้นผิวที่เอื้ออาศัยได้อันมีค่าออกไปโดยกระบวนการนี้ ในทางตรงกันข้าม ดาวเคราะห์รอบแคระขาวที่หมุนรอบตัวเร็วมากๆ จนมันไม่มีเวลาที่จะมีเมฆปกคลุมบนด้านกลางวันได้ ดังนั้นจึงรักษาความร้อนได้มากกว่า เอื้ออาศัยได้มากกว่า
กราฟการกระจายพลังงานสเปคตรัม(spectral energy distribution) จากแคระขาวในทฤษฎีซึ่งมีอุณหภูมิ 5000 เคลวิน(สีแดง) และสเปคตรัมสังเคราะห์ของ Kepler-62 ที่ 4859 เคลวิน(สีม่วง) SED ทั้งสองแบบทำให้เกิดสภาวะคล้ายบนโลก (ราว 1360 w/m2 )ได้
เมฆไอน้ำบนด้านกลางวันที่น้อยกว่า และปรากฏการณ์เรือนกระจกบนด้านกลางคืนที่รุนแรงกว่า จะสร้างสภาพที่อบอุ่นกว่าบนดาวเคราะห์รอบดาวแคระขาว เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ของ Kepler-62 Shields กล่าว
งานวิจัยอีกชิ้นเกี่ยวกับความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ของดาวแคระขาวบอกว่า อาจมีแคระขาวส่วนน้อยๆ ที่มีพลังงานพิเศษขึ้นมา งานวิจัยที่เผยแพร่ใน arXiv นำเสนอในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 245 บอกว่าพลังงานพิเศษดูเหมือนจะมีในแคระขาวกลุ่มที่เรียกว่า กึ่งคิว(Q-branch stars) ซึ่งเป็นแคระขาวที่มีมวลสูงกว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย และดูจะหยุดกระบวนการเย็นตัวลงไปได้อย่างน้อย 8 พันล้านปี เมื่อไม่มีเชื้อเพลิงใดๆ พวกมันกลับมีแหล่งความร้อนพิเศษ
นักดาราศาสตร์บอกว่าความร้อนพิเศษนั้นมาจาก นีออน-22 ซึ่งเป็นธาตุหนักที่ถูกสร้างในแกนกลาง ถ้ามีอุณหภูมิสูงพอ จะสร้างผลึกภายในแคระขาวให้ลอยขึ้นสู่พื้นผิว ในขณะเดียวกัน นีออน-22 ซึ่งหนักกว่า(ถ้ามีอยู่) ก็จะถูกบังคับให้หลุดออกจากผลึกและจมลงสู่แกนกลาง กระบวนการนี้จะสลับชั้นในแกนกลางและปล่อยพลังงานความโน้มถ่วงออกมาเป็นความร้อน กระบวนการจะเกิดขึ้นกับแคระขาวมวลสูงเพียง 6% และต้องการนีออน-22 อย่างน้อย 2.5% ของมวลรวม
Andrew Vanderberg จากเอ็มไอที เปรียบเทียบแคระขาวที่มี และไม่มีการสลับชั้นจากนีออน-22 และพบว่าแคระขาวที่อุดมด้วยนีออนจะค้ำจุนเขตเอื้ออาศัยได้ยาวนานกว่าแคระขาวปกติ 2 ถึง 3 เท่า ดาวเคราะห์บางส่วนอาจจะรักษาความสามารถในการเอื้ออาศัยได้นานถึง 1 หมื่นล้านปี ยาวนานกว่าประวัติการอุบัติของชีวิตบนโลก
ที่น่าสนใจคือ ไม่เพียงแต่เขตเอื้ออาศัยได้จะอยู่นานกว่า แต่ยังขยับไปไกลกว่าด้วย จนถึงระยะประมาณ 3% ระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ หรืออาจจะมากกว่านั้นอีกในกรณีแคระขาวที่มวลสูงไปอีก เขตเอื้ออาศัยได้ที่ออกไปไกลมากขึ้นก็ทำให้ดาวเคราะห์อยู่ไกลจากแรงโน้มถ่วงรุนแรงของแคระขาวได้มากขึ้น ซึ่งทำให้ดาวเคราะห์ร้อนจากภายใน, ทำให้น้ำบนพื้นผิวเดือดหาย และกระทั่งฉีกดาวเคราะห์ออกเป็นชิ้นส่วน
เมื่อมีความสามารถจากการสำรวจอันทรงพลังในการประเมินชั้นบรรยากาศและสภาพดาราศาสตร์ชีววิทยาของดาวเคราะห์นอกระบบ อย่างที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ เราก็น่าจะเข้าสู่สถานะใหม่ที่เราจะได้ศึกษาพิภพชนิดใหม่เอี่ยมรอบดาวที่เคยถูกมองข้ามก่อนหน้านี้ได้
แหล่งข่าว phys.org : white dwarf stars may host more habitable exoplanet than expected
skyandtelescope.com : A Rare Kind of White Dwarf Could Foster Habitable Worlds
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
