การกลืนกินดาวเคราะห์พบได้ทั่วไป
ระบบดาวเคราะห์จะเสถียรได้เพียงไหน โลกและพี่น้องทั้งเจ็ดจะยังคงโคจรต่อไปหรือไม่ หรือในวันข้างหน้า เราอาจจะถูกผลักออกจากระบบบ้านเกิดของเราได้อย่างไม่รู้ตัว
นักฟิสิกส์เข้าใจกฎที่กำกับวงโคจรของวัตถุฟากฟ้าสองดวง แต่ทันทีที่มีวัตถุที่สามเข้ามาเกี่ยวข้อง(ไม่ต้องพูดถึงที่สี่, ห้า หรือที่ร้อยเลย) พลวัตก็จะซับซ้อนมากขึ้นจนถึงระดับที่ทำนายไม่ได้ว่า วัตถุจะถูกผลักออกไปสู่อวกาศ หรือพุ่งเข้าหาดาวฤกษ์แม่ของมัน
สิ่งที่เรียกว่า ปัญหาไตรวัตถุ(three-body problem) ได้สร้างความปวดหัวให้กับนักวิทยาศาสตร์มาหลายร้อยปี และเร็วๆ นี้ก็เพิ่งมีนิยายวิทยาศาสตร์ชุดหนึ่งที่มีชื่อเสียง และเพิ่งทำซีรีส์ทีวีออกมา อุปสรรคหนึ่งเพื่อจะเข้าใจมันก็คงเป็นที่เราไม่ค่อยทราบเลยว่า ความไร้เสถียรภาพจนถึงระดับหายนะจะเกิดขึ้นได้บ่อยแค่ไหน
ในงานศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Nature โดย Yuan-Sen Ting รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียและ Fan Liu นักวิจัยที่วิทยาลัยฟิสิกส์และดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยโมนาช ได้แง้มหน้าต่างให้กับคำถามนี้ ในการสำรวจดาวฤกษ์ใกล้ๆ ทีมได้พบว่ามีโอกาสถึงหนึ่งในสิบสองคู่ดาวฤกษ์ ที่อาจจะกลืนดาวเคราะห์ไป น่าจะเพราะดาวเคราะห์โคจรจนเกิดการส่ายและพุ่งเข้าหาดาวฤกษ์
การศึกษาได้พบว่ามีอย่างน้อย 8% ที่คู่ดาวในกลุ่มตัวอย่าง ได้แสดงองค์ประกอบเคมีที่ผิดปกติ ซึ่งบ่งชี้ว่ามีดาวดวงหนึ่งในคู่ ได้กลืนวัสดุสารจากดาวเคราะห์ที่เคยโคจรรอบมันไป เพื่อตรวจสอบสัญญาณเคมีการปนเปื้อนเล็กน้อยนี้ ทีมต้องตัดคำอธิบายที่เป็นไปได้อื่นๆ สำหรับรูปแบบสารเคมีเหล่านั้น ดังนั้น ทีมจึงมุ่งเป้าไปที่การศึกษาดาวแฝด ซึ่งทราบกันดีว่าก่อตัวขึ้นในเวลาเดียวกันจากวัสดุสารที่มีส่วนผสมเดียวกัน
ความพยายามนี้สามารถกำจัดตัวแปรอื่นๆ ได้ ในแบบเดียวกับที่บางครั้งมีการศึกษาฝาแฝดมนุษย์ในงานวิจัยด้านสังคมวิทยาหรือทางการแพทย์ ผลที่ได้มาจากโครงการสำรวจดาวแฝดที่เรียกว่า C3PO ซึ่ง Ting ริเริ่มขึ้นในสหรัฐฯ และต่อมา Liu และคนอื่นๆ ก็มาร่วมงาน ทีมได้รวบรวมตัวอย่างข้อมูลสเปคตรัมจากดาวแฝด 91 คู่ ซึ่งเป็นกลุ่มที่ใหญ่กว่าการศึกษาคล้ายๆ กันในอดีตหลายเท่าตัว
ทีมพบว่าดาวบางส่วนแตกต่างจากฝาแฝดของพวกมัน แสดงรูปแบบทางเคมีที่โดดเด่นโดยมีธาตุจำเพาะชนิด อย่าง เหล็ก, นิกเกิล และไทเทเนียม เมื่อเทียบกับธาตุอย่างคาร์บอนและออกซิเจน ในปริมาณสูงกว่า ความแตกต่างเหล่านี้เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าดาวฤกษ์ได้กลืนกินดาวเคราะห์ไปดวงหนึ่ง
ดาวเคราะห์อาจถูกก่อกวนจนเริ่มแตกเป็นชิ้น เศษซากวัสดุอาจตกลงสู่ดาว เป็นสารมลทินที่สำรวจพบได้
ถ้าดาวฤกษ์แม่กลืนดาวเคราะห์หนึ่งหรือมากกว่านั้นจากระบบดาวเคราะห์ของมัน ก็บอกว่าจะต้องมีความไร้เสถียรภาพบางอย่างในพลวัตของระบบเกิดขึ้น แบบจำลองเสมือนจริงได้บอกว่า ความไร้เสถียรภาพอาจจะพบได้ทั่วไปในช่วงต้นของระบบดาวเคราะห์ คือในช่วง 1 ร้อยล้านปีแรก อย่างไรก็ตาม ร่องรอยของดาวเคราะห์ใดๆ ที่ถูกกลืนในช่วงต้นเช่นนั้นก็น่าจะตรวจไม่พบบนดาวที่เราสำรวจ ซึ่งมีอายุหลายพันล้านปีแล้ว นี่บอกว่า ความผิดปกติทางเคมีที่เราได้เห็นเกิดขึ้นจากความไร้เสถียรภาพเมื่อเร็วๆ นี้
ความสัมพันธ์นี้ก็ไม่ใช่เรื่องที่ไม่คาดคิดซะทีเดียว นักทฤษฎีซึ่งศึกษาพลวัตดาวเคราะห์ ซึ่งรวมถึง Bertram Bitsch ผู้เขียน่ร่วมรายงานได้บอกว่าพบว่ามีระบบดาวเคราะห์หลายแห่งที่ไม่เสถียร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในระบบที่มีดาวเคราะห์ชนิดที่เรียกว่า ซุปเปอร์เอิร์ธ(super-Earth) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกแต่ก็ยังเล็กกว่าดาวเคราะห์ยักษ์อย่างดาวพฤหัสฯ อย่างมาก
ระบบที่มีซุปเปอร์เอิร์ธอยู่อาจจะไร้เสถียรภาพเป็นพิเศษ สงครามแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์แม่กับดาวเคราะห์ดวงใหญ่ของมันอาจจะสร้างความไร้เสถียรภาพขึ้นมา
งานศึกษาใหม่ทำให้เราต้องกลับมาคิดถึงที่ทางของเราในเอกภพซะใหม่ ในขณะที่เราต้องขอบคุณเสถียรภาพที่เกิดในระบบสุริยะของเรา แต่สิ่งเดียวกันนี้อาจจะไม่ใช่เรื่องปกติทั่วอวกาศ งานศึกษาไม่ได้บอกว่าอาจได้เห็นความไร้เสถียรภาพในระบบสุริยะของเรา อย่างไรก็ตาม แม้แต่ด้วยผลสรุปใหม่ ก็ยังสำคัญที่ต้องตระหนักว่าการกลืนกินดาวเคราะห์และความไร้เสถียรภาพยังคงเกิดขึ้นได้ในกรณีส่วนน้อยเท่านั้น
ทีมหวังว่างานศึกษาจะเป็นแรงบันดาลใจในการศึกษาระบบดาวเคราะห์และความสัมพันธ์ของระบบกับดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน ความเข้าใจเกี่ยวกับพลวัตระบบพหุวัตถุยังคงห่างไกลจากความสมบูรณ์
เมื่อเรายังคงสำรวจปริศนาในจักรวาลต่อไป การศึกษาลักษณะนี้น่าจะย้ำเตือนถึงสมดุลอันละเอียดอ่อนที่ช่วยให้ชีวิตอยู่รอดบนโลก และความเปราะบางของบ้านเกิดของเราเอง ซึ่งแน่ใจได้ว่าโลกไม่น่าจะถูกทำลายผ่านความไร้เสถียรภาพนี้ แต่จุดจบของดาวเคราะห์ของเราอาจจะมาในอีก 5 พันล้านปีข้างหน้า เมื่อดวงอาทิตย์ของเราแปรสภาพกลายเป็นดาวยักษ์แดง
ดาวสร้างพลังงานผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การหลอมนิวเคลียส(nuclear fusion) เมื่อธาตุเบา 2 ธาตุรวมกันเพื่อสร้างธาตุที่หนักขึ้น ดาวทั้งหมดเริ่มต้นชีวิตด้วยการหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม(เรียกชีวิตในสถานะนี้ว่า วิถีหลัก; main sequence) ในแกนกลางดาว กระบวนการหลอมจะสร้างแรงดันที่ต้านทานการยุบตัวภายใต้แรงโน้มถ่วงและสร้างแสงที่ทำให้ดาวสว่าง ดวงอาทิตย์ของเรากำลังหลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมมาราว 4.5 พันล้านปีแล้ว
แต่ในอีก 4.5 พันล้านปีข้างหน้า ไฮโดรเจนในแกนกลางดวงอาทิตย์ก็จะหมดลง การหลอมในแกนกลางทั้งหมดจะหยุดลง และแรงโน้มถ่วงเมื่อไม่มีสิ่งใดต้านทานก็จะทำให้ดาวหดตัว เมื่อแกนกลางหดตัว มันจะร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่สูงพอที่จะหลอมฮีเลียมให้กลายเป็นคาร์บอน ซึ่งทำให้ดาวกลับมาอยู่ในสมดุลอีกครั้ง แต่เปลือกก๊าซชั้นนอกๆ ของมันก็จะขยายตัวและเย็นตัวลง ทำให้ดาวที่มีขนาดกายภาพใหญ่ขึ้นนี้มีสีออกแดง เมื่อดวงอาทิตย์ในสถานะยักษ์แดงขยายตัว มันจะกลืนดาวพุธ, ดาวศุกร์ และโลก และกระทั่งอาจจะเลยไปจนถึงวงโคจรดาวอังคาร
โลกจึงอาจมีเวลาเหลืออีก 5 พันล้านปี แต่เราคงไม่รออยู่ที่นี่เฝ้ารอการสูญพันธุ์ เมื่อดวงอาทิตย์เผาไหม้แหล่งไฮโดรเจนจนหมด จะสว่างเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในทุกๆ หนึ่งพันล้านปี กำลังสว่าง(luminosity) ของมันจะเพิ่มขึ้นราว 10% ในอีก 1 พันล้านปีต่อจากนั้น ดวงอาทิตย์จะสว่างมากพอที่จะเผามหาสมุทรของโลก ดังนั้น ครั้งหน้าที่คุณอาบแดด อย่าลืมว่ามันกำลังคืบคลานเข้ามา
แหล่งข่าว phys.org : planet cannibalism is common, says cosmic “twin study”
phys.org – stellar murder: when stars destroy and eat their own planets
sciencealert.com – 1 in 12 stars may have eaten a planet, cosmic “twin study” finds
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
