พบดาวเคราะห์อายุน้อยที่สุด ใหญ่เกินคาด

พบดาวเคราะห์อายุน้อยที่สุด ใหญ่เกินคาด กลายเป็นข่าวสำคัญในวงการดาราศาสตร์ หลังทีมนักวิจัยยืนยันการค้นพบดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัวอยู่รอบดาวฤกษ์อายุน้อยชื่อ Elias 2-24 วัตถุนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 450 ปีแสง และมีอายุไม่ถึงหนึ่งล้านปี ซึ่งทำให้มันเป็นดาวเคราะห์อายุน้อยที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยค้นพบในเวลานี้ ที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้นคือ ดาวเคราะห์ดวงนี้มีขนาดใกล้เคียงดาวพฤหัสบดี หรืออาจใหญ่กว่าหลายเท่า ทั้งที่ทฤษฎีเดิมมองว่าดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ไม่น่าจะเติบโตได้รวดเร็วขนาดนี้

พบดาวเคราะห์อายุน้อยที่สุด ใหญ่เกินคาด

เรื่องราวเริ่มต้นจากการสังเกตจานฝุ่นและก๊าซที่ล้อมรอบดาวฤกษ์ Elias 2-24 นักดาราศาสตร์พบช่องว่างขนาดใหญ่ในจานกำเนิดดาวเคราะห์จากข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์ ALMA ในประเทศชิลี ต่อมา หอดูดาว European Southern Observatory ตรวจพบจุดแสงจาง ๆ อยู่ภายในช่องว่างดังกล่าว ในช่วงแรกยังไม่มีใครยืนยันได้ว่าจุดแสงนี้เป็นดาวเคราะห์จริง หรือเป็นเพียงความคลาดเคลื่อนจากการถ่ายภาพ รวมถึงอาจเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปด้านหลังก็ได้

ทีมวิจัยนำโดย Andrea Bernardi นักศึกษาปริญญาเอกจาก Universidad Diego Portales ในชิลี ได้วิเคราะห์ข้อมูลเก่าจากกล้องโคโรนากราฟของหอดูดาว W. M. Keck ในฮาวาย ข้อมูลเหล่านี้รวบรวมระหว่างปี 2018 ถึง 2020 เมื่อนักวิจัยนำภาพจากแต่ละช่วงเวลามาเปรียบเทียบและติดตามการเคลื่อนที่ของจุดแสง พวกเขาพบว่ามันเคลื่อนที่สอดคล้องกับการเป็นวัตถุที่โคจรรอบดาวฤกษ์ มากกว่าจะเป็นจุดรบกวนหรือดาวพื้นหลัง

ทำไมดาวเคราะห์ดวงนี้จึงน่าประหลาดใจ

ตามแบบจำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์ในปัจจุบัน ดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีต้องใช้เวลาประมาณ 5 ล้านปีในการก่อตัว หากมันอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ในระยะใกล้เคียงกับระยะห่างระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดวงอาทิตย์ ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ไกลจากดาวฤกษ์มากเท่าไร กระบวนการสะสมฝุ่น ก๊าซ และก้อนวัตถุขนาดเล็กก็ยิ่งใช้เวลานานขึ้นเท่านั้น

แต่ Elias 2-24 b อยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่ประมาณ 11 เท่าของระยะห่างระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดวงอาทิตย์ และยังอยู่ในระบบดาวที่มีอายุเพียงไม่กี่แสนปีเท่านั้น การที่มันมีขนาดใหญ่ใกล้เคียงดาวพฤหัสบดีจึงท้าทายความเข้าใจเดิมอย่างมาก นักวิจัยเชื่อว่าดาวฤกษ์แม่อาจมีอายุประมาณ 200,000 ถึง 400,000 ปี แม้การประเมินจะมีความไม่แน่นอน แต่ไม่ว่าค่าที่แท้จริงจะเป็นเท่าไร ดาวเคราะห์ดวงนี้ก็ยังเด็กกว่าสถิติเดิมอย่างชัดเจน

การศึกษาระบุว่า Elias 2-24 b อาจมีมวลตั้งแต่ประมาณ 2 ถึง 14 เท่าของดาวพฤหัสบดี อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถระบุมวลที่แน่นอนได้ เนื่องจากดาวเคราะห์ยังถูกปกคลุมด้วยเมฆฝุ่นและก๊าซหนาแน่น อีกทั้งมันกำลังดูดกลืนวัสดุจากจานกำเนิดดาวเคราะห์อย่างต่อเนื่อง แสงที่ตรวจพบจึงอาจไม่ได้สะท้อนขนาดจริงของแกนดาวเคราะห์เพียงอย่างเดียว แต่รวมถึงพลังงานจากกระบวนการเติบโตด้วย

เบาะแสจากจานฝุ่นรอบดาวฤกษ์

ดาวเคราะห์เกิดขึ้นภายในจานฝุ่นและก๊าซที่หมุนรอบดาวฤกษ์เกิดใหม่ เมื่อเวลาผ่านไป ฝุ่นขนาดเล็กจะชนกันและเกาะรวมเป็นก้อนใหญ่ขึ้น ก้อนเหล่านี้พัฒนาเป็นดาวเคราะห์น้อย จากนั้นจึงรวมตัวเป็นวัตถุขนาดใหญ่และดึงดูดก๊าซรอบตัว หากมีเงื่อนไขเหมาะสม วัตถุที่กำลังเติบโตอาจสะสมก๊าซได้อย่างรวดเร็วและกลายเป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดมหึมา

ช่องว่างในจานกำเนิดดาวเคราะห์เป็นเบาะแสสำคัญ เพราะอาจเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่กำลังโคจรอยู่ วัตถุขนาดใหญ่สามารถกวาดฝุ่นและก๊าซออกจากเส้นทางโคจร ทำให้เกิดบริเวณที่มีวัสดุน้อยกว่าพื้นที่โดยรอบ การค้นพบจุดแสงในช่องว่างของ Elias 2-24 จึงช่วยสนับสนุนแนวคิดว่ามีดาวเคราะห์กำลังก่อตัวอยู่จริง

• อายุ: น้อยกว่าหนึ่งล้านปี และอาจมีอายุเพียงไม่กี่แสนปี
• ตำแหน่ง: อยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่ไกลกว่าระยะห่างระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดวงอาทิตย์ประมาณ 11 เท่า
• ขนาดโดยประมาณ: อาจมีมวลตั้งแต่ 2 ถึง 14 เท่าของดาวพฤหัสบดี
• สถานะ: ยังคงเติบโตภายในจานฝุ่นและก๊าซของระบบดาวเกิดใหม่
• ความสำคัญ: เป็นห้องทดลองธรรมชาติสำหรับศึกษาช่วงแรกของการกำเนิดดาวเคราะห์

การค้นพบนี้เปลี่ยนแบบจำลองดาวเคราะห์อย่างไร

ก่อนหน้านี้ นักดาราศาสตร์เคยพบดาวเคราะห์อายุน้อยหลายดวงรอบดาวฤกษ์ PDS 70 และ WISPIT 2 โดยดาวเคราะห์เหล่านั้นมีอายุมากกว่า 5 ล้านปีแล้ว แม้แบบจำลองทางทฤษฎีจะยังอธิบายการก่อตัวของดาวเคราะห์เหล่านั้นได้ไม่สมบูรณ์ แต่ Elias 2-24 b ทำให้ปัญหาชัดเจนขึ้นอีก เพราะมันมีอายุน้อยกว่ามาก แต่กลับมีขนาดใหญ่อย่างไม่น่าเชื่อ

นักวิจัยจึงตั้งคำถามว่าอาจมีกระบวนการบางอย่างที่ยังไม่ถูกใส่ไว้ในแบบจำลองปัจจุบัน หรือดาวเคราะห์ก๊าซบางประเภทอาจก่อตัวผ่านเส้นทางที่แตกต่างจากที่นักวิทยาศาสตร์เคยคิด การรวมตัวอย่างรวดเร็วของวัสดุในบางบริเวณ การยุบตัวของก๊าซโดยตรง หรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างดาวเคราะห์กับจานฝุ่น อาจมีบทบาทสำคัญ การค้นพบนี้ไม่ได้หมายความว่าทฤษฎีเดิมผิดทั้งหมด แต่ชี้ให้เห็นว่าธรรมชาติของการก่อตัวดาวเคราะห์ซับซ้อนกว่าที่เคยคาดไว้

อีกประเด็นที่ยังต้องศึกษาเพิ่มเติมคือมวลจริงของดาวเคราะห์ นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องติดตามการเคลื่อนที่ของ Elias 2-24 b และดาวฤกษ์แม่อย่างละเอียด เพื่อวัดแรงโน้มถ่วงและคำนวณมวลแบบไดนามิก หากสามารถระบุข้อมูลนี้ได้ นักวิจัยจะเข้าใจได้ดีขึ้นว่าดาวเคราะห์สะสมวัสดุเร็วเพียงใด มีพลังงานภายในเท่าไร และจะพัฒนาไปเป็นดาวเคราะห์ลักษณะใดในอนาคต

กล้องโทรทรรศน์รุ่นใหม่จะช่วยค้นหาได้มากขึ้น

การยืนยัน พบดาวเคราะห์อายุน้อยที่สุด ใหญ่เกินคาด ไม่ได้เกิดจากกล้องโทรทรรศน์เพียงเครื่องเดียว นักวิจัยต้องนำข้อมูลจากหลายหอดูดาวมาเปรียบเทียบกัน เพราะดาวเคราะห์เกิดใหม่มักถูกบดบังด้วยแสงของดาวฤกษ์และหมอกฝุ่นโดยรอบ วัตถุเหล่านี้จึงอยู่ใกล้ขีดจำกัดความสามารถในการตรวจจับของเครื่องมือในปัจจุบัน

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Nancy Grace Roman ของ NASA อาจช่วยเปิดยุคใหม่ของการค้นหาดาวเคราะห์ทารกได้ กล้องนี้ติดตั้งโคโรนากราฟที่สามารถบังแสงจากดาวฤกษ์สว่าง เพื่อเปิดทางให้มองเห็นวัตถุจาง ๆ ที่อยู่ใกล้เคียง เครื่องมือดังกล่าวมีศักยภาพในการตรวจจับดาวเคราะห์ที่จางกว่าดาวฤกษ์แม่ได้มากถึง 100 ล้านเท่า หรือมีประสิทธิภาพดีกว่าโคโรนากราฟอวกาศรุ่นเดิมประมาณ 100 ถึง 1,000 เท่า

ความสามารถนี้อาจทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบระบบดาวเกิดใหม่อีกจำนวนมาก และช่วยให้เปรียบเทียบว่าดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เติบโตอย่างรวดเร็วเป็นเรื่องปกติหรือเป็นกรณีพิเศษ Elias 2-24 b จะทำหน้าที่เหมือนห้องทดลองธรรมชาติที่ช่วยทดสอบแนวคิดเกี่ยวกับมวล อุณหภูมิ ความสว่าง และวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ในช่วงเริ่มต้นได้อย่างละเอียด

โดยสรุป การค้นพบครั้งนี้ทำให้เราเห็นว่าจักรวาลอาจสร้างดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ได้เร็วกว่าที่แบบจำลองเดิมคาดไว้ พบดาวเคราะห์อายุน้อยที่สุด ใหญ่เกินคาด จึงไม่ใช่เพียงสถิติใหม่ แต่เป็นคำเชิญชวนให้นักวิทยาศาสตร์กลับไปทบทวนวิธีที่เราอธิบายกำเนิดโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ หากเครื่องมือรุ่นใหม่ตรวจพบวัตถุแบบเดียวกันเพิ่มขึ้น ความลับของการก่อตัวดาวเคราะห์อาจถูกเปิดเผยเร็วกว่าที่เราคิด ติดตามข่าวดาราศาสตร์ต่อไป เพราะการมองเห็นดาวเคราะห์กำลังก่อตัวต่อหน้าต่อตาอาจเปลี่ยนความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับจักรวาลไปอีกขั้น

ที่มา – Astronomers Just Found the Youngest Planet Ever Seen. It Shouldn’t Be So Huge