ดาวที่ยังรักษาดิสก์วัสดุสารไว้ได้
ถ้าเอกภพมีอัลบั้มภาพ ก็น่าจะเป็นภาพของดิสก์ฝุ่นและก๊าซที่กำลังหมุนไปรอบๆ เป็นแหล่งอนุบาลของดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์อายุน้อย ดิสก์ที่สร้างดาวเคราะห์เหล่านี้เป็นสถานะที่พบได้ทั่วไปแต่มีอายุสั้นรอบๆ ดาวฤกษ์อายุน้อยเกือบทั้งหมด ซึ่งจะป้อนวัตถุดิบที่จำเป็นในการสร้างดาวเคราะห์ โดยปกติ ดิสก์จะคงอยู่ราว 10 ล้านปีก่อนที่จะกระจายหายไป
อย่างไรก็ตาม นักวิจัยที่ที่มหาวิทยาลัยอริโซนาได้ทำการค้นพบครั้งสำคัญเมื่อพบว่าดิสก์บางแห่งอาจคงอยู่ได้นานกว่าที่เคยคาดไว้ การค้นพบแสดงว่ารอบๆ ดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กมากเพียง 0.1 เท่ามวลดวงอาทิตย์หรือต่ำกว่านั้น ดิสก์เหล่านี้อาจจะดำรงอยู่ได้นานกว่าที่เคยคิดไว้อย่างมาก
ในการศึกษาที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ทีมที่นำโดย Feng Long จากห้องทดลองดวงจันทร์และดาวเคราะห์ มหาวิทยาลัยอริโซนา แสดงรายละเอียดการสำรวจดิสก์ก่อตัวดาวเคราะห์อายุ 30 ล้านปี เก่าแก่กว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยคิดไว้สามเท่า ด้วยการใช้กล้องเวบบ์ พวกเขาได้วิเคราะห์เคมีของดิสก์อายุยืนแห่งนี้ ได้ให้เงื่อนงำใหม่ๆ สู่การก่อตัวดาวเคราะห์และศักยภาพสำหรับการมีพิภพที่เอื้ออาศัยได้นอกระบบสุริยะ
โดยทั่วไป ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์จะให้ภาพระบบดาวเคราะห์ในช่วงทารก ซึ่งรวมถึงสภาพที่ระบบสุริยะของเราน่าจะเป็นเมื่อมันยังเป็นทารก Long ผู้เขียนนำรายงานและนักวิจัยที่ห้องทดลองดวงจันทร์และดาวเคราะห์ กระทั่งเมื่อดาวฤกษ์มีมวลระดับหนึ่ง การแผ่รังสีพลังงานสูงจากดาวอายุน้อยจะเป่าก๊าซและฝุ่นออกจากดิสก์ และจึงไม่อาจเป็นวัตถุดิบเพื่อสร้างดาวเคราะห์ได้อีกต่อไป
ภาพจากศิลปินแสดงดาวมวลต่ำมากๆ ที่ล้อมรอบด้วยดิสก์ก๊าซและฝุ่นที่กำลังก่อตัวดาวเคราะห์ การก่อตัวดาวเคราะห์น่าจะทำให้เกิดช่องว่างซึ่งไม่ได้แสดงไว้ในภาพนี้กระแสธารก๊าซใกล้ใจกลางแสดงว่าวัสดุสารจากดิสก์กำลังตกลงสู่ดาวฤกษ์อายุน้อย
ทีมสำรวจดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า WISE J044634.16–262756.1B(เรียกสั้นๆ ว่า J0446B) ในกลุ่มดาวนกเขา(Columba) อยู่ห่างจากโลกราว 267 ปีแสง นักวิจัยพบว่าดิสก์ที่ก่อตัวดาวเคราะห์นี้คงอยู่นานกว่าที่เคยคาดไว้ถึงสามเท่า
แม้ว่าเราจะรู้ว่าดิสก์เกือบทั้งหมดจะกระจายหายไปภายใน 10 ถึง 20 ล้านปี แต่เรากำลังได้พบว่าสำหรับดาวชนิดที่จำเพาะมาก ดิสก์ของพวกมันจะคงอยู่ได้นานกว่านั้น Long กล่าว เนื่องจากวัสดุสารในดิสก์เป็นวัตถุดิบสำหรับการก่อตัวดาวเคราะห์ ช่วงชีวิตของดิสก์จึงเป็นตัวกำหนดว่าระบบจะมีเวลามากแค่ไหนในการก่อตัวดาวเคราะห์
แล้วนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบอายุของดิสก์ได้อย่างไร ทั้งหมดต้องขึ้นกับดาวฤกษ์ Long กล่าวว่า การตรวจสอบอายุของดาวเป็นเรื่องที่ท้าทาย แต่โชคดีที่ดาวเกือบทั้งหมดไม่ได้ก่อตัวขึ้นเพียงลำพังแต่จะอยู่กันเป็นกลุ่ม นักดาราศาสตร์จึงตรวจสอบกระจุกของดาวรอบๆ ดาวฤกษ์นี้ กระจุกดาวเคลื่อนที่ผ่านกาแลคซีไปด้วยกันเหมือนเป็นแกงค์นักเลง และตรวจสอบอายุได้ทั้งกลุ่ม ซึ่งจะบอกว่าพวกมันก่อตัวขึ้นในเวลาเดียวกัน จากข้อมูลของไกอาช่วยให้นักวิจัยหาอายุ J0446B และดิสก์ของมันได้ที่ราว 33 ล้านปี
แม้ว่าดาวขนาดจิ๋วจะรักษาดิสก์ของพวกมันไว้ได้นานกว่า แต่องค์ประกอบเคมีในดิสก์ก็ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนัก องค์ประกอบเคมีที่คล้ายกันไม่ว่าจะมีอายุแค่ไหนเป็นตัวบ่งชี้ว่าสารเคมีไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักเมื่อดิสก์มีอายุมากขึ้น การมีอายุยาวนาน, สภาพแวดล้อมทางเคมีที่เสถียร น่าจะทำให้ดาวเคราะห์รอบดาวมวลต่ำมีเวลาในการก่อตัวมากขึ้น
ภาพจากศิลปินแสดงดาวมวลต่ำมากๆ ที่ล้อมรอบด้วยดิสก์ก๊าซและฝุ่นที่กำลังก่อตัวดาวเคราะห์ การก่อตัวดาวเคราะห์น่าจะทำให้เกิดช่องว่างซึ่งไม่ได้แสดงไว้ในภาพนี้
ในปี 2020 นักวิจัยที่ทำงานกับโครงการวิทยาศาสตร์ภาคประชาชน “นักสืบดิสก์”(Disk Detective) ได้จำแนกดาวมวลต่ำ 4 ดวงที่มีสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า ดิสก์ปีเตอร์แพน(Peter Pan disks) Steven Silverberg หัวหน้าโครงการในขณะนี้ กล่าวว่า เราอธิบายพวกมันว่าเป็นดิสก์เฒ่าทารกเนื่องจากพวกมันรักษาดิสก์ดั้งเดิมไว้ได้นานกว่ากรอบเวลาที่ดิสก์ดั้งเดิมควรกระจายหายไปคาดไว้
Silverberg ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานวิจัยใหม่ บอกว่าจากโครงการสำรวจ ดิสก์ปีเตอร์แพนมีคุณสมบัติร่วม 4 อย่างคือ พวกมันหมุนรอบดาวมวลต่ำมาก, มีอายุไม่ต่ำกว่า 20 ล้านปี, สว่างมากในช่วงอินฟราเรด และสัญญาณแสดงถึงก๊าซที่อุ่น ซึ่งพบเพียง 9 แห่งเท่านั้น แต่การสำรวจก่อนหน้างานนี้ก็ทำได้เพียงบอกว่ามีดิสก์ที่มีร่องรอยก๊าซ ยังต้องสำรวจเพื่อตรวจสอบองค์ประกอบ
ด้วยการวิเคราะห์องค์ประกอบก๊าซในดิสก์ นักวิจัยกำจัดความเป็นไปได้ที่ดิสก์รอบ J0446B จะเป็นสิ่งที่เรียกว่า ดิสก์เศษซาก(debris disk) ซึ่งเป็นดิสก์ชนิดที่อยู่ได้ยาวนานกว่าซึ่งประกอบด้วยวัสดุสารรุ่นที่สองที่เกิดจากการชนกันของวัตถุที่คล้ายกับดาวเคราะห์น้อย เราตรวจพบก๊าซอย่างไฮโดรเจนและนีออน ซึ่งบอกเราว่ายังคงเป็นก๊าซดั้งเดิมในดิสก์รอบ J0446B Chenyan Xie นักศึกษาปริญญาเอกที่ห้องทดลองดวงจันทร์และดาวเคราะห์(LPL) ซึ่งมีส่วนในการศึกษานี้ กล่าว
การมีอยู่ของดิสก์อายุยืนที่อุดมด้วยก๊าซส่งนัยยะต่อชีวิตนอกระบบสุริยะ ซึ่งนักวิจัยให้ความสนใจเป็นพิเศษไปที่ระบบ TRAPPIST-1 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 40 ปีแสง ประกอบด้วยดาวฤกษ์ชนิดแคระแดง และดาวเคราะห์อีก 7 ดวงที่มีขนาดพอๆ กับโลก สามในเจ็ดดวงนั้นอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) ซึ่งมีสภาวะที่จะมีน้ำของเหลวปรากฏได้และมีศักยภาพที่จะก่อตัวสิ่งมีชีวิตได้ อย่างน้อยก็ตามทฤษฎี
ขนาดกะทัดรัดของระบบ TRAPPIST-1(กลาง) เทียบกับวงโคจรของดวงจนทร์กาลิเลโอ(Galilean moons) รอบดาวพฤหัสฯ(ซ้าย) และวงโคจรดาวพุธ(ขวา)
เนื่องจากดาวฤกษ์ที่มีดิสก์สร้างดาวเคราะห์อายุยืนมีมวลใกล้เคียงกับมวลดาวฤกษ์ TRAPPIST-1 การมีอยู่ของดิสก์อายุยืนจึงน่าสนใจเป็นพิเศษต่อวิวัฒนาการของระบบดาวเคราะห์ เพื่อที่จะมีวงโคจรที่เรียงตัวอย่างจำเพาะอย่างใน TRAPPIST-1 ดาวเคราะห์ต้องอพยพอยู่ภายในดิสก์ เป็นกระบวนการที่ต้องการการมีก๊าซอยู่ Ilaria Pascucci ศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ LPL ผู้เขียนร่วม กล่าว ก๊าซที่อยู่อย่างยาวนานที่เราพบในดิสก์เหล่านั้นน่าจะเหตุผลเบื้องหลังการเรียงตัวอันเป็นอัตลักษณ์ของดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1
จะไม่พบดิสก์อายุยืนรอบดาวฤกษ์มวลสูงอย่างดวงอาทิตย์ เนื่องจากดาวในระบบลักษณะดังกล่าวจะพัฒนาไปเร็วกว่าและดาวเคราะห์มีเวลาในการก่อตัวสั้นกว่า แม้ว่าระบบสุริยะของเราจะมีเส้นทางวิวัฒนาการที่แตกต่างอกไป แต่ดิสก์อายุยืนก็บอกนักวิจัยได้มากเกี่ยวกับเอกภพ เนื่องจากดาวมวลต่ำมีจำนวนมากกว่าดาวที่คล้ายดวงอาทิตย์แบบที่แทบเทียบกันไม่ติด การพัฒนาความเข้าใจว่าระบบดาวมวลต่ำพัฒนาได้อย่างไร และได้ภาพว่าดิสก์อายุยืนอาจช่วยแผ้วถางเส้นทางเพื่อเติมเต็มส่วนที่ขาดหายในอัลบั้มภาพเอกภพอย่างไร Long กล่าว
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
