กล้องเวบบ์ตรวจสอบดาวฤกษ์แท้งในเนบิวลาเปลวไฟ
เนบิวลาเปลวไฟซึ่งอยู่ห่างออกไปราว 1400 ปีแสงเป็นที่ให้กำเนิดดาวฤกษ์ใหม่ๆ ที่มีอายุไม่ถึงหนึ่งล้านปี ภายในเนบิวลามีวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆ ที่แกนกลางของพวกมันยังไม่สามารถหลอมไฮโดรเจนเหมือนกับดาวฤกษ์แท้ ซึ่งเรียกว่า ดาวแคระน้ำตาล
ดาวแคระน้ำตาล(brown dwarfs) หรือดาวฤกษ์แท้ง(failed stars) เมื่อเวลาผ่านไปจะมืดลงอย่างมากและเย็นยิ่งกว่าดาวฤกษ์อย่างมาก ปัจจัยเหล่านี้ทำให้การสำรวจแคระน้ำตาลด้วยกล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่เป็นเรื่องยาก แต่ก็ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อพวกมันยังมีอายุน้อยมากๆ จะยังคงอุ่นกว่าและสว่างกว่า และจึงสำรวจได้ง่ายกว่า แม้ว่าจะมีฝุ่นและก๊าซที่หนาทึบซึ่งเป็นส่วนประกอบในเนบิวลาเปลวไฟนี้ปกคลุมอยู่ก็ตาม
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์สามารถเจาะทะลุพื้นที่ฝุ่นหนาทึบนี้ได้ และมองเห็นการเรืองอินฟราเรดสลัวๆ จากแคระน้ำตาลอายุน้อย ทีมนักดาราศาสตร์ใช้ความสามารถนี้ในการสำรวจขีดจำกัดมวลของแคระน้ำตาลขั้นต่ำที่สุดที่พบภายในเนบิวลาเปลวไฟ ผลที่ได้ก็คือ วัตถุที่ล่องลอยอย่างเป็นอิสระมีมวลเพียงสองหรือสามเท่ามวลดาวพฤหัสฯ แม้ว่ากล้องจะไวจนสามารถจับได้ถึงระดับ 0.5 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ ก็ตาม
การแบ่งวัตถุด้วยมวลคร่าวๆ แต่ดูเหมือนเส้นแบ่งระหว่างดาวเคราะห์กับดาวแคระน้ำตาล จะซ้อนทับกัน ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงดาวแคระน้ำตาลอายุน้อยซึ่งยังคงเรืองสว่าง
เป้าหมายของโครงการนี้ก็เพื่อสำรวจขีดจำกัดมวลต่ำพื้นฐานของกระบวนการการก่อตัวดาวฤกษ์และดาวแคระน้ำตาล โดยเวบบ์เราจึงสามารถศึกษาวัตถุที่สลัวที่สุดและมีมวลต่ำที่สุดได้ Matthew De Furio ผู้เขียนนำการศึกษาจากมหาวิทยาลัยเทกซัส ออสติน กล่าว งานวิจัยเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters
ขีดจำกัดมวลขั้นต่ำที่ทีมพบ ถูกกำหนดโดยกระบวนการที่เรียกว่า การแตกเป็นชิ้น(fragmentation) ในกระบวนการนี้ เมฆโมเลกุลขนาดใหญ่ซึ่งให้กำเนิดทั้งดาวฤกษ์และแคระน้ำตาล จะแตกออกเป็นหน่วยที่เล็กลงเรื่อยๆ หรือชิ้นส่วน การแตกเป็นชิ้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัยอย่างมาก ทั้งสมดุลระหว่างอุณหภูมิ, แรงดันความร้อน และแรงโน้มถ่วง ต่างก็เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด ที่เป็นพิเศษก็คือ เมื่อชิ้นส่วนยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วง แกนกลางของพวกมันจะร้อนขึ้น ถ้าแกนนั้นมีขนาดใหญ่มากพอ มันก็จะเริ่มหลอมไฮโดรเจน
แรงดันจากการหลอมไฮโดรเจนที่ผลักออกภายนอกจะต้านทานแรงโน้มถ่วง หยุดการยุบตัวและสร้างเสถียรภาพให้กับวัตถุ(ซึ่งนี่ก็คือ ดาวฤกษ์) อย่างไรก็ตาม ชิ้นส่วนที่แกนกลางหดตัวไม่มากพอและร้อนไม่พอที่จะหลอมไฮโดรเจน ก็จะยังคงยุบตัวต่อไปตราบเท่าที่พวกมันเปล่งความร้อนออกมา
การเย็นตัวของเมฆเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากถ้าคุณมีพลังงานภายในมากพอ มันก็จะสู้กับแรงโน้มถ่วง Michael Meyer จากมหาวิทยาลัยมิชิกัน กล่าว ถ้าเมฆเย็นตัวลงอย่างมีประสิทธิภาพ พวกมันจะยุบตัวและแตกออก การแตกเป็นชิ้นจะหยุดลงเมื่อชิ้นส่วนมีความทึบมากพอที่จะดูดกลืนความร้อนที่มันแผ่ออกไปกลับเข้ามาอีกครั้ง ซึ่งจะหยุดการเย็นตัวลงและป้องกันไม่ให้เกิดการยุบตัวต่อไปได้
ภาพคอลลาจจากเนบิวลาเปลวไฟแสดงมุมมองอินฟราเรดใกล้จากฮับเบิลทางซ้ายในขณะที่ภาพเล็กทั้งสองทางขวาแสดงมุมมองอินฟราเรดใกล้จากเวบบ์ ก๊าซและฝุ่นหนาทึบสีมืดส่วนใหญ่เช่นเดียวกับเมฆสีขาวรอบๆ ภายในภาพฮับเบิล หายไปในภาพเวบบ์ ช่วยให้เรามีมุมมองสู่วัตถุที่สร้างอินฟราเรดซึ่งเป็นดาวฤกษ์และแคระน้ำตาลอายุน้อย
ทฤษฎีได้ระบุมวลขั้นต่ำของการแตกเป็นชิ้นไว้ที่ระหว่าง 1 ถึง 10 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ การศึกษานี้ได้ลดช่วงมวลลงพอสมควรเมื่อเวบบ์สำรวจชิ้นส่วนที่มีมวลแตกต่างกันภายในเนบิวลา ตามที่พบจากการศึกษาก่อนหน้านี้หลายงาน เมื่อคุณขยับไปหามวลที่ต่ำลง แต่ก็จะพบวัตถุจำนวนมากที่มีมวลถึง 10 เท่าดาวพฤหัสฯ ในการศึกษาของเราด้วยเวบบ์ เรามีความไวจนถึงระดับ 0.5 เท่าดาวพฤหัสฯ และเราก็พบสรรพสิ่งน้อยลงเรื่อยๆ เมื่อต่ำกว่า 10 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ ลงไป De Furio กล่าว
เราพบวัตถุมวล 5 เท่าดาวพฤหัสฯ น้อยลง และเราพบมวล 3 เท่าดาวพฤหัสฯ ในจำนวนน้อยกว่ามวลห้าเท่าอีก เราไม่พบวัตถุใดๆ ที่มวลต่ำกว่าสองหรือสามเท่าดาวพฤหัสฯ เลย และเราก็คาดว่าจะพบมันถ้ามันมีอยู่ที่นั่น ดังนั้น เราจึงตั้งสมมุติฐานว่านี่น่าจะเป็นขีดจำกัดแล้วจริงๆ Meyer กล่าวเสริมว่า เป็นครั้งแรกที่เวบบ์สามารถตรวจสอบได้เกินขีดจำกัดนั้น ถ้าขีดจำกัดเป็นของจริง ก็ไม่ควรมีวัตถุระดับ 1 เท่าดาวพฤหัสฯ อยู่ในทางช้างเผือกของเราเอง นอกจากพวกมันจะก่อตัวแบบดาวเคราะห์และจากนั้น ก็ถูกผลักออกจากระบบดาวเคราะห์
ดาวแคระน้ำตาลจากความยากในการค้นพบพวกมัน มีขุมข้อมูลมากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการก่อตัวดาวฤกษ์และการวิจัยดาวเคราะห์ จากความคล้ายคลึงกับทั้งดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ กล้องฮับเบิลเองก็ตามล่าแคระน้ำตาลมาหลายทศวรรษแล้ว ซึ่งแม้แต่ด้วยฮับเบิลก็ยังไม่สามารถสำรวจแคระน้ำตาลในเนบิวลาเปลวไฟที่มีมวลต่ำเหมือนกับที่เวบบ์ทำ มันก็ช่วยให้การจำแนกว่าที่วัตถุเพื่อศึกษาในอนาคต
การศึกษานี้จึงเป็นตัวอย่างว่าเวบบ์รับไม้ต่อจากข้อมูลหลายสิบปีของฮับเบิล(จากเมฆโมเลกุลเชิงซ้อนนายพราน; Orion molecular cloud complex) และทำงานวิจัยในเชิงลึกได้อย่างไร
วัตถุมวลต่ำภายในเนบิวลาเปลวไฟ
เป็นเรื่องยากจริงๆ ที่จะทำงานแบบนี้ โดยการมองหาแคระน้ำตาลที่มีมวลต่ำถึง 10 เท่าดาวพฤหัสฯ จากภาคพื้นดิน โดยเฉพาะในพื้นที่ลักษณะนี้ และเมื่อมีข้อมูลจากฮับเบิลในช่วง 30 ปีหลังนี้ ก็ช่วยให้เราได้ทราบว่าที่นี่เป็นพื้นที่ก่อตัวดาวที่มีประโยชน์ในการสำรวจอย่างแท้จริง เราต้องมีเวบบ์เพื่อศึกษาหัวข้อพิเศษนี้ได้ De Furio กล่าว
มันเหมือนความก้าวหน้าขั้นใหญ่ในความสามารถระหว่างการเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นจากฮับเบิล เวบบ์ได้เปิดพรมแดนความน่าจะเป็นไปใหม่เอี่ยมเพื่อเข้าใจวัตถุเหล่านี้ Massimo Robberto นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ อธิบาย
ทีมยังคงศึกษาเนบิวลาเปลวไฟนี้ต่อไป โดยใช้เครื่องมือตรวจสอบสเปคตรัมของเวบบ์เพื่อจำแนกวัตถุที่แตกต่างกันภายในแหล่งรังฝุ่นแห่งนี้ Meyer กล่าวว่า มีความซ้อนทับอันกว้างระหว่างสิ่งที่อาจเป็นดาวเคราะห์ กับสิ่งที่เป็นแคระน้ำตาลมวลต่ำมากๆ และนั่นก็เป็นงานของเราในอีกห้าปีข้างหน้า คือ การระบุว่าอะไรเป็นอะไร และเพราะอะไร
แหล่งข่าว phys.org : Webb peers deeper into mysterious Flame Nebula to find “failed stars”
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
