ดาวเคราะห์พเนจรนับร้อยดวงในเนบิวลานายพราน
รอยต่อระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์นั้นค่อนข้างเด่นชัด แน่นอนว่าเห็นได้ชัดว่าเพราะเหตุใด โลกจึงแตกต่างจากดวงอาทิตย์ แต่เมื่อคุณมีดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ กับวัตถุฟากฟ้าที่เรียกว่า ดาวแคระน้ำตาล ซึ่งมีองค์ประกอบเหมือนกันแค่มีมวลที่ต่างกัน ก็ยากที่จะขีดเส้นแบ่งให้ชัดเจนแล้ว แม้ว่าจะมีบางจุดที่ทำหน้าที่คล้ายเส้นแบ่งคร่าวๆ แต่กระนั้นก็ถูกลบทิ้งจากการค้นพบใหม่ล่าสุด
การสำรวจจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ได้เผยให้เห็นถึงการมีอยู่ของวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆ ในกระจุกคางหมู(Trapezium cluster) ซึ่งอยู่ในใจกลางของเนบิวลานายพราน(Orion Nebula) มันมีอายุเพียง 3 แสนปี ได้ให้แง่มุมสู่การก่อตัวดาวฤกษ์, ดาวแคระน้ำตาล(brown dwarfs) และดาวเคราะห์
แคระน้ำตาลจะมีมวลคร่าวๆ ระหว่าง 13 ถึง 80 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ ส่วนวัตถุที่มีมวลสูงกว่านั้นจะมีแกนกลางที่หนาแน่นสูงพอที่จะเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมซึ่งก็คือ ดาวฤกษ์ที่แท้จริง สิ่งใดๆ ที่ต่ำกว่านั้นจนไม่สามารถหลอมดิวทีเรียม(deuterium) ได้ ก็เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์
เกณฑ์การใช้มวลเพื่อแบ่งดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์, ดาวแคระน้ำตาล และดาวฤกษ์ ภาพปก ภาพเนบิวลานายพรานจากกล้องเวบบ์ในช่วงอินฟราเรดใกล้และอินฟราเรดกลาง
ความพยายามอีกทางเพื่อจำแนกวัตถุเหล่านี้ก็โดยเส้นทางที่พวกมันก่อตัวขึ้น ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นจากเมฆก๊าซยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงเมื่อมีก๊าซอยู่มากเกินไปในห้วงอวกาศที่เล็กเกินไป เพื่อที่จะเกิดการยุบตัวได้ คุณต้องมีก๊าซที่เย็น ก๊าซร้อนจะแผ่กระจายในขณะที่ก๊าซเย็นจะควบแน่น แต่สิ่งนั้นจะต้องไม่ใหญ่เกินไปหรือเล็กเกินไปไม่เช่นนั้น ก๊าซจะเย็นไม่พอและไม่ก่อตัวดาว
ในเนบิวลานายพราน มีข้อสังเกตจากการสำรวจที่บอกว่า แท้ที่จริงแล้ว เมื่อมีแรงกระแทกและปฏิสัมพันธ์มากพอ คุณก็อาจจะก่อตัววัตถุที่มีขนาดเล็กได้ถึง 3 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ การสำรวจใหม่ได้แสดงว่าคุณยังลงไปต่ำกว่านั้นได้
ทีมได้รายงานการมีอยู่ของวัตถุที่มีขนาดเล็กถึง 0.6 เท่ามวลดาวพฤหัสฯ หรือราวสองเท่ามวลดาวเสาร์ วัตถุเหล่านี้อาจเป็นดาวเคราะห์เร่ร่อนที่ล่องลอยอย่างเป็นอิสระ(rogue/free-floating planets) ซึ่งได้หนีออกจากดาวฤกษ์แม่ที่พวกมันก่อตัวขึ้นรอบ ผ่านปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงบางอย่าง เคยมีการรายงานวัตถุมวลดาวเคราะห์ที่ล่องลอยเป็นอิสระมาตั้งแต่ที่พบพวกมันเมื่อหลายทศวรรษก่อน
ถ้าคุณมีปฏิสัมพันธ์ในดิสก์ บางทีคุณก็จะเหวี่ยงหนึ่งในดาวเคราะห์เหล่านั้นออกมา ดังนั้นจึงคิดกันว่าในพื้นที่อย่าง(เนบิวลา) นายพราน ก็น่าจะมีดาวเคราะห์พเนจรอยู่ ซึ่งเดิมก่อตัวในดิสก์ Mark McCaughrean ผู้เขียนร่วม ที่องค์กรอวกาศยุโรป กล่าว วัตถุใหม่ซึ่งขณะนี้ยังไม่มีคำอธิบายในทางทฤษฎี น่าจะก่อตัวขึ้นคล้ายกับดาวฤกษ์
uMBOs 5 คู่ในภาพเล็ก แสดงวัตถุคู่เป็นจุดแสง 2 จุดที่อยู่ใกล้กันและกันอย่างมาก ในภาพเนบิวลานายพรานจากกล้องเวบบ์ image credit: BBC
แต่ปัญหาจริงๆ ก็คือ มีวัตถุลักษณะนี้ราว 40 คู่(binaries) ดังนั้นแล้ว คุณจะผลักวัตถุสองชิ้นออกมาพร้อมๆ กันโดยยังเกาะอยู่ด้วยกันโดยปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงได้อย่างไร ผมหมายถึงว่า ผมเป็นนักสำรวจ ก็แค่ทำงานให้กับนักทฤษฎี
การสำรวจบอกว่ามีวัตถุขนาดพอๆ กับดาวเคราะห์ราว 9% ที่อยู่ในระบบคู่ ซึ่งบอกว่าพวกมันจะต้องก่อตัวขึ้นในวิถีที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับดาวเคราะห์ที่มีมวลเท่าๆ กัน นักดาราศาสตร์ที่มี McCaughrean และ Samuel Pearson เรียกวัตถุว่าวัตถุมวลระดับดาวพฤหัสฯ ในระบบคู่(Jupiter mass binary objects; Ju MBOs) ได้ท้าทายทฤษฎีปัจจุบันว่าด้วยการก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์
เรามองหาวัตถุที่มีขนาดเล็กมากๆ และเราก็พบพวกมัน มีขนาดเล็กจนถึงหนึ่งเท่ามวลดาวพฤหัสฯ กระทั่งครึ่งเดียวของมวลดาวพฤหัสฯ ล่องลอยเป็นอิสระ ไม่ยึดเกาะกับดาวฤกษ์ใดๆ McCaughrean กล่าว Ju MBOs ที่พบมีอายุราว 1 ล้านปี โดยมีอุณหภูมิราว 1000 เคลวิน(หรือราว 700 องศาเซลเซียส) และอยู่ในระบบคู่ที่ห่างกันตั้งแต่ 25 ถึง 390 เท่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ การวิเคราะห์แสงสลัวที่พวกมันเปล่งออกมาเผยให้เห็นร่องรอยของไอน้ำ, คาร์บอนมอนอกไซด์ และมีเธน ซึ่งเป็นเรื่องปกติที่พบบนดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ทารก
ดาวฤกษ์นั้นก่อตัวขึ้นเมื่อกลุ่มก้อนวัสดุสารในเมฆโมเลกุลยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วง เมื่อพวกมันเริ่มหมุนรอบตัว จะยิ่งดึงวัสดุสารจากเมฆเข้ามามากขึ้นอีก ซึ่งจะสร้างเป็นดิสก์ที่ป้อนมวลสารให้กับดาวฤกษ์ แต่ในกระบวนการนี้ ดิสก์อาจแตกเป็นชิ้น เป็นผลให้เกิดการก่อตัวของดาวฤกษ์ดวงที่สอง เป็นวิธีสร้างดาวในระบบคู่ แต่ขีดจำกัดมวลขั้นต่ำ(ในทางทฤษฏี) ของวัตถุที่ก่อตัวผ่านการก่อตัวแบบเมฆยุบตัวนี้ อยู่ที่ราว 3 เท่าดาวพฤหัสฯ วัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าอย่างดาวเคราะห์จะก่อตัวในดิสก์เศษซากรอบดาวฤกษ์
ภาพจากกล้องเวบบ์แสดงหนึ่งในดาวฤกษ์ทารกและดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ของมัน ที่พบในเนบิวลานายพราน มีชื่อตามบัญชีว่า d072-135 ถูกพบครั้งแรกโดยกล้องฮับเบิล แต่ภาพใหม่จากเวบบ์เผยให้เห็นรายละเอียดที่มากกว่า ในภาพจะเห็นดิสก์ฝุ่นรอบดาวเป็นเงามืดบนแสงจ้าที่พื้นหลัง ดิสก์มีขนาดราว 200 AU หรือกว่าสามเท่าวงโคจรเนปจูนรอบดวงอาทิตย์
แบบจำลองบอกว่าดาวเคราะห์ทารกเหล่านี้อาจถูกดีดออกจากระบบได้อย่างง่ายดาย ไม่ว่าจะเป็นปฏิสัมพันธ์แบบดาวเคราะห์-ดาวเคราะห์ หรือ ดาวฤกษ์-ดาวฤกษ์ แต่กลไกที่เกี่ยวกับการผลักจะไม่เอื้อให้ดาวเคราะห์คู่เกาะไปด้วยกัน ก็ยังเป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์โดดๆ ที่ถูกดีดออกมาอาจจะพบกับดาวเคราะห์อีกดวงและยึดเกาะกัน แต่น่าจะพบได้ค่อนข้างยาก การได้พบคู่ JuMBOs 42 คู่จึงบอกว่าจะต้องมีบางสิ่งที่เรากำลังพลาดไป
บางที JuMBOs ที่เราได้เห็นในกระจุกคางหมูอาจจะเกิดจากลำดับเหตุการณ์ทั้งสองผสมกัน หรือเป็นกลไกการก่อตัวที่แตกต่างออกไปเลยเช่น ดิสก์ไร้ดาวแตกออกเป็นชิ้น เป็นต้น ทีมเขียนไว้ วัตถุที่ก่อตัวแบบดาวฤกษ์จะมีขนาดเล็กได้แค่ไหน ทีมเชื่อว่าพวกมันจะต้องอยู่ใกล้ขีดจำกัดด้านล่างแล้ว การสำรวจจากกล้องเวบบ์ไม่ได้แสดงร่องรอยว่าจะมีประชากรวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่านี้แต่ยังไม่ถูกพบ สิ่งที่แน่นอนก็คือวัตถุขนาดเล็กเหล่านี้ไม่ได้ดูเหมือนดาวฤกษ์เลยแต่อย่างใด
เนบิวลานายพรานเป็นพื้นที่ก่อตัวดาวที่อยู่ห่างออกไปเพียง 1300 ปีแสงเท่านั้น มองเห็นด้วยตาเปล่าเป็นปื้นสีที่บริเวณ "ดาบ" ของนายพราน
แต่เพื่อให้เข้าใจพวกมัน จึงต้องมีการสำรวจติดตามผล McCaughrean กล่าวว่า เพื่อให้ได้ข้อมูลมากขึ้น เราต้องกลับไปพึ่งพากล้องเวบบ์ และเก็บสเปคตรัมของพวกมัน และเรากำลังจะทำแบบนั้นในเดือนมีนาคม เราจองเวลาการสำรวจด้วยกล้องเวบบ์ได้เรียบร้อยแล้ว นอกจากนี้ จะทำการสำรวจ JuMBOs ในเนบิวลาอื่นๆ ด้วย รายงานเผยแพร่บนเวบก่อนตีพิมพ์ arXiv ยังไม่ผ่านพิชญพิจารณ์(peer reviewed) แต่นำเสนอต่อวารสาร Nature แล้ว
แหล่งข่าว iflscience.com : “JuMBOs” discovery in the Orion nebula will rewrite planet and star formation theories
space.com : James Webb Space Telescope’s stunning mosaic of Orion nebula uncovers rogue planets
sciencealert.com : JWST discovers starless, planet-like objects mysteriously lurking in Orion
universetoday.com : hundreds of free-floating planets found in the Orion nebula
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
