วิธีใหม่ในการสร้างวัตถุพเนจร
การศึกษางานหนึ่งที่เผยแพร่ใน Science Advances ได้เปิดความลับสู่กำเนิดอันเป็นปริศนาของวัตถุมวลใกล้เคียงกับดาวเคราะห์ที่ล่องลอยอย่างเป็นอิสระ(free-floating planetary-mass objects; PMOs) ซึ่งเป็นวัตถุฟากฟ้าที่มีมวลอยู่ระหว่างดาวเคราะห์จนถึงดาวฤกษ์
ทีมนานาชาติที่นำโดย ดร Deng Hongping จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ซั่งไห่ ของสำนักวิทยาศาสตร์จีน ได้ให้แบบจำลองเสมือนจริงชั้นสูงเพื่อค้นพบกระบวนการก่อตัวของวัตถุพิศวงเหล่านี้ งานวิจัยบอกว่า PMOs สามารถก่อตัวขึ้นได้โดยตรงผ่านปฏิสัมพันธ์อันรุนแรงระหว่างดิสก์รอบดาวฤกษ์ในกระจุกดาวอายุน้อยได้
PMOs เป็นพวกเร่ร่อนในอวกาศ เคลื่อนที่อย่างเป็นอิสระไปในอวกาศไม่ยึดเกาะกับดาวฤกษ์ใดๆ มวลของวัตถุเหล่านี้ต่ำกว่า 13 เท่าดาวพฤหัสฯ ซึ่งมักสำรวจพบพวกมันในกระจุกดาวอายุน้อย อย่างเช่น กระจุกสี่เหลี่ยมคางหมู(Trapezium cluster) ในกลุ่มดาวนายพราน(Orion) ซึ่งกำเนิดของพวกมันสร้างความน่ามึนงงเป็นพิเศษในปี 2023 เมื่อนักดาราศาสตร์ได้พบ PMOs 40 คู่ซึ่งเรียกว่า JuMBOs(Jupiter-Mass Binary Objects)
วัตถุคู่มวลใกล้เคียงกับดาวพฤหัสฯ(JuMBOs) ที่พบในเนบิวลานายพราน ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงวัตถุที่ล่องลอยเป็นอิสระ งานวิจัยใหม่บอกว่าพวกมันก่อตัวขึ้นท่ามกลางความรุนแรง จากการชนของดิสก์รอบดาวอย่างรุนแรงในกระจุกดาวอายุน้อย ไม่ได้ก่อตัวแบบดาวฤกษ์แท้ง หรือถูกผลักออกจากระบบดาวเคราะห์
ทฤษฎีก่อนหน้านี้เสนอว่า PMOs อาจเป็นดาวฤกษ์แท้ง(failed star) หรือดาวเคราะห์ที่ถูกผลักออกจากระบบสุริยะของมัน อย่างไรก็ตาม แบบจำลองเหล่านี้ล้มเหลวที่จะอธิบายจำนวนของ PMOs ที่สูง, สภาพที่มักจับกันเป็นคู่ และการเคลื่อนที่พ้อง(synchronized motion) กับดาวฤกษ์ภายในกระจุก โดยเฉพาะกรณี JuMBOs ที่พบในเนบิวลาแห่งเดียว ก็บอกว่าอะไรก็ตามที่สร้างพวกมันขึ้นมานั้นเกิดขึ้นค่อนข้างเป็นปกติ ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ
สำหรับตัวตนของ PMOs ที่จะเป็นแคระน้ำตาลหรือไม่ คิดกันว่าวัตถุเหล่านี้ก่อตัวคล้ายกับดาวฤกษ์แต่มีมวลสูงไม่มากพอจะจุดประกายการหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม ดาวฤกษ์แท้งเหล่านี้จึงมีมวลอยู่ระหว่าง 13 ถึง 75 เท่าดาวพฤหัสฯ หรือราว 0.013 ถึง 0.075 เท่ามวลดวงอาทิตย์
อย่างไรก็ตาม มีแนวโน้มหนึ่งที่ทราบกันดีว่าโอกาสที่จะพบระบบดาวที่มีคู่หูจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อมวลลดลง ดังนั้นในขณะที่ดาวมวลสูงราว 75% มีคู่หู แต่มีดาวที่คล้ายดวงอาทิตย์เพียง 50% ที่อยู่ในระบบคู่ อัตราจะยิ่งลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ในกรณีดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กที่สุด ดังนั้นสำหรับวัตถุที่มีมวลเบากว่านั้นไปอีก ก็มีโอกาสริบหรี่ที่จะพบแคระน้ำตาลเป็นคู่ ดังนั้น ถ้า PMOs แท้จริงแล้วเป็นแคระน้ำตาล จำนวนที่สูงของพวกมันที่พบในระบบคู่ก็อธิบายได้ยาก
PMOs ไม่ได้สอดคล้องอย่างพอดิบพอดีกับกลุ่มของดาวหรือดาวเคราะห์ที่มีอยู่ Deng กล่าว แบบจำลองของเราแสดงว่าพวกมันน่าจะก่อตัวขึ้นผ่านกระบวนการที่แตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง ซึ่งเกี่ยวพันกับพลวัตอันวุ่นวายภายในกระจุกดาวอายุน้อย
ภาพนิ่งจากแบบจำลองเสมือนจริงแสดงการชนของดิสก์รอบดาวสร้างสะพานก๊าซ และ PMOs ก่อตัวในเส้นใยก๊าซเหล่านั้น
ด้วยการใช้แบบจำลองเสมือนจริงอุทกพลศาสตร์(hydrodynamics) ความละเอียดสูง นักวิจัยก็สร้างการผ่านเข้าใกล้กันของดิสก์รอบดาวฤกษ์สองดวงขึ้นมาใหม่ ซึ่งเป็นกลุ่มของก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวอายุน้อยอยู่ เมื่อดิสก์เหล่านี้ชนกันด้วยความเร็ว 2 ถึง 3 กิโลเมตรต่อวินาที และด้วยระยะทางราว 300 ถึง 400 AU ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงจะยืดและบีบก๊าซให้กลายเป็นสะพานไทดัล(tidal bridges)
สะพานไทดัลเหล่านี้สุดท้ายจะสร้างเส้นใยก๊าซที่หนาทึบ ซึ่งต่อมาจะแตกเป็นชิ้นกลายเป็นแกนกลางขนาดกะทัดรัดที่เป็นเมล็ดพันธุ์ เมื่อเส้นใยเหล่านี้มีมวลถึงค่าวิกฤติ พวกมันจะสร้าง PMOs ที่มวลราว 10 เท่าดาวพฤหัสฯ ขึ้นมา แบบจำลองยังบอกว่ามี PMOs 14% ที่ก่อตัวเป็นคู่หรือสามเส้า ซึ่งมีระยะห่าง 7 ถึง 15 AU อธิบายอัตราคู่ PMOs ที่สูงในกระจุกบางแห่ง ดิสก์ที่ผ่านเข้าใกล้กันบ่อยครั้งในสภาพแวดล้อมที่หนาแน่นอย่างในกระจุกสี่เหลี่ยมคางหมู น่าจะสร้าง PMOs ได้หลายร้อยดวง อธิบายสภาพที่สำรวจพบเป็นจำนวนมากมายได้
PMOs ยังมีกำเนิดที่แปลกแยก ไม่เหมือนกับดาวเคราะห์ที่ถูกผลักออกมา พวกมันเคลื่อนที่พ้องกับดาวในกระจุกต้นกำเนิด และอนุรักษ์วัสดุสารจากพื้นทีส่วนนอกๆ ของดิสก์รอบดาวฤกษ์ไว้ ผลที่ได้สร้างองค์ประกอบที่เป็นอัตลักษณ์ โดย PMOs จะสะท้อนถึงรอบนอกๆ ของดิสก์ที่ขาดแคลนโลหะ ซึ่งไม่พบค่อยธาตุหนักนัก PMOs หลายดวงยังรักษาก๊าซจากดิสก์จนมีเส้นผ่าศูนย์กลางได้ถึง 200 AU ซึ่งบอกถึงศักยภาพที่จะสร้างดวงจันทร์หรือกระทั่งดาวเคราะห์รอบวัตถุพเนจรเหล่านี้
พื้นที่ก่อตัวดาวที่มีอายุราว 1 ล้านปีแห่งนี้มีดาวฤกษ์เกิดใหม่หลายพันดวง และยังมีวัตถุมวลใกล้เคียงดาวพฤหัสที่ล่องลอยเป็นอิสระในเนบิวลาอีกหลายพันดวง
การค้นพบนี้ส่วนหนึ่งช่วยปรับแต่งวิธีที่เรามองความหลากหลายในอวกาศ Prof. Lucio Mayer ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยซือริค กล่าว PMOs อาจจะเป็นตัวแทนของวัตถุกลุ่มที่สาม ซึ่งไม่ได้ก่อตัวขึ้นจากวัตถุดิบของเมฆที่ก่อตัวดาวฤกษ์ หรือผ่านกระบวนการที่สร้างดาวเคราะห์ขึ้นมา แต่กลับมาจากความปั่นป่วนทางความโน้มถ่วงของการชนของดิสก์
ทีมซึ่งยังรวมถึงนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งฮ่องกง, หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งซั่งไห่, มหาวิทยาลัยคาลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ และมหาวิทยาลัยซือริค วางแผนจะศึกษาองค์ประกอบเคมีและโครงสร้างดิสก์ของ PMOs ต่อไป การวิจัย PMOs ต่อไปในกระจุกหลายแห่งจะช่วยสนับสนุนทฤษฎีการก่อตัวและคุณสมบัติของประชากร PMOs งานวิจัยของทีมเผยแพร่ในวารสาร Science Advances วันที่ 26 กุมภาพันธ์
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
