เวบบ์สำรวจดาวเคราะห์รอบซากดาวประภาคารในอวกาศ
นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องเวบบ์ได้สำรวจดาวเคราะห์นอกระบบชนิดที่หาได้ยาก ซึ่งมีองค์ประกอบในชั้นบรรยากาศที่ท้าทายความเข้าใจของเราว่าชั้นบรรยากาศก่อตัวได้อย่างไร
ดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งมีชื่อว่า PSR J2322-2650b เป็นวัตถุมวลพอๆ กับดาวพฤหัสฯ มีชั้นบรรยากาศที่อุดมไปด้วยฮีเลียมและคาร์บอนไม่เหมือนกับดาวเคราะห์ดวงใดๆ ที่เคยพบมา เมฆเถ้าน่าจะลอยไปทั่วอากาศและลึกภายในดาวเคราะห์นี้ เมฆคาร์บอนเหล่านี้ก็น่าจะควบแน่นกลายเป็นเพชร ชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ยังหมุนรอบตัวด้วยความเร็วที่สูงมาก ในทิศทางที่ตรงกันข้ามกับการหมุนรอบตัวของดาวเคราะห์ แต่ดาวเคราะห์ดวงนี้มีความเป็นมาอย่างไรก็ยังเป็นปริศนา รายงานการค้นพบเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters
นี่เป็นเรื่องที่สร้างความประหลาดใจโดยแท้จริง Peter Gao ผู้เขียนร่วมการศึกษาจากห้องทดลองโลกและดาวเคราะห์คาร์เนกี้ในวอชิงตัน กล่าว ผมจำได้ว่าหลังจากเราได้ข้อมูลมา ปฏิกิริยารวมๆ ของเราก็คือ นี่มันอะไรกัน มันแตกต่างอย่างสุดขั้วจากสิ่งที่เราคาดไว้
วัตถุมวลพอๆ กับดาวเคราะห์ดวงนี้ถูกพบอยู่รอบพัลซาร์(pulsar) ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเร็วมาก พัลซาร์เปล่งลำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยความสม่ำเสมออย่างมาก โดยปกติจะมีตั้งแต่เสี้ยววินาที(millisecond) จนถึงหลายวินาที ลำแสงที่เป็นจังหวะชัดเจนเหล่านี้จะมองเห็นได้ก็ต่อเมื่อมันชี้มาที่โลกตรงๆ ไม่ต่างจากลำแสงจากประภาคาร
ด้วยจังหวะที่แม่นยำสูงนี้เองที่นำไปสู่การค้นพบดาวเคราะห์รอบพัลซาร์ในปี 2017 นักดาราศาสตร์สังเกตพบว่าจังหวะวิทยุของพัลซาร์นี้คลาดเคลื่อนไปเล็กน้อย เมื่อตรวจสอบระยะห่างอย่างใกล้ชิดและตามรอยพบการรบกวนจากดาวข้างเคียงมวลระดับดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นที่ 80% มวลดาวพฤหัสฯ
คาดว่าพัลซาร์เสี้ยววินาทีแห่งนี้จะเปล่งรังสีแกมมาและอนุภาคพลังงานสูงอื่นๆ เป็นหลัก ซึ่งด้วยสายตาของเวบบ์แล้วมองไม่เห็น เมื่อไม่มีดาวสว่างอยู่ในเส้นทาง นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถศึกษาดาวเคราะห์ด้วยรายละเอียดสูงมากตลอดจนครบวงโคจรของมัน
ภาพจากศิลปินแสดง PSR J2322-2650b ซึ่งโคจรรอบซากดาวฤกษ์ที่เรียกว่า พัลซาร์ ซึ่งเปรียบเสมือนประภาคารในอวกาศ ภาพปก PSR J2322-2650b ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่มีรูปร่างเหมือนเลมอน
ระบบแห่งนี้เป็นอัตลักษณ์เนื่องจากเราสามารถมองดูดาวเคราะห์สะท้อนแสงจากดาวแม่ของมันได้ แต่ยังมองไม่เห็นดาวแม่เลยแต่อย่างใด Maya Beleznay นักศึกษาปริญญาเอกปีที่สามจากมหาวิทยาลัยแสตนฟอร์ด ในคาลิฟอร์เนีย ที่ทำแบบจำลองรูปร่างของดาวเคราะห์และเรขาคณิตวงโคจร กล่าว ดังนั้น เราจึงได้สเปคตรัมที่บริสุทธิ์ และเราก็สามารถศึกษาระบบแห่งนี้ในรายละเอียดที่สูงกว่าจากดาวเคราะห์นอกระบบปกติ ผลที่ได้ช่วยให้ทราบสภาวะในชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ รวมถึงความเร็วและทิศทางของลม, อุณหภูมิและองค์ประกอบ
ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ก็เป็นเรื่องที่ชวนสนเท่ห์แล้ว เมื่อมันมีมวลพอๆ กับดวงอาทิตย์แต่มีขนาดเพียงแค่เมืองๆ หนึ่ง Michael Zhang จากมหาวิทยาลัยชิคาโก ผู้นำการศึกษานี้ กล่าว นี่เป็นชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ชนิดใหม่เอี่ยมที่ไม่มีใครเคยพบเห็นมาก่อน แทนที่จะได้พบโมเลกุลปกติอย่างที่เราคาดว่าจะพบเห็นบนดาวเคราะห์นอกระบบ เช่น น้ำ, มีเธน และคาร์บอนไดออกไซด์ เรากลับได้เห็นโมเลกุลคาร์บอน โดยเฉพาะ C3 และ C2
โมเลกุลคาร์บอนเหล่านี้เป็นสิ่งที่ไม่ปกติอย่างมากเนื่องจากที่อุณหภูมิเหล่านั้น(ด้านกลางวันร้อนที่สุดที่ 2040 องศาเซลเซียสและด้านกลางคืนเย็นที่สุด 650 องศาเซลเซียส) ถ้ามีอะตอมชนิดอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศ คาร์บอนจะรีบไปจับสร้างพันธะ โมเลกุลคาร์บอนจะพบได้ก็ต่อเมื่อแทบไม่มีออกซิเจนหรือไนโตรเจนอยู่เลย ในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งในและนอกระบบสุริยะรวมกว่า 150 ดวงที่นักดาราศาสตร์ได้ศึกษา ไม่มีดวงใดเลยที่พบโมเลกุลคาร์บอน
PSR J2322-2650b อยู่ใกล้กับดาวแม่อย่างมากด้วยระยะทางเพียง 1.6 ล้านกิโลเมตรเท่านั้น เมื่อเทียบแล้ว ระยะทางของโลกถึงดวงอาทิตย์อยู่ที่ 160 ล้านกิโลเมตร และเนื่องจากวงโคจรที่ประชิด ปีบนดาวเคราะห์ดวงนี้ซึ่งเป็นเวลาที่มันใช้เพื่อโคจรไปรอบดาว จึงนานเพียง 7.8 ชั่วโมงเท่านั้น แรงโน้มถ่วงจากพัลซาร์ซึ่งหนักกว่ากำลังดึงวัตถุมวลพอๆ กับดาวพฤหัสฯ จนมีรูปร่างเรียวรีคล้ายเลมอน
สเปคตรัมของ PSR J2322-2650b จากกล้องเวบบ์
โดยรวมแล้ว ระบบแห่งนี้อาจจะถูกเรียกว่าเป็นระบบแม่ม่ายดำ(black widow system) แม้ว่าจะไม่ใช่ตัวอย่างปกตินัก ระบบลักษณะนี้เป็นระบบคู่ชนิดที่หาได้ยากเมื่อพัลซาร์ที่หมุนรอบตัวเร็วกว่า จับคู่กับดาวข้างเคียงที่มวลต่ำและมีขนาดเล็ก ในอดีต วัสดุสารจากวัตถุข้างเคียงถูกดึงเข้าสู่พัลซาร์ ทำให้พัลซาร์หมุนรอบตัวเร็วขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไปซึ่งจะสร้างลมที่รุนแรง ลมดังกล่าวและการแผ่รังสีจะฟาดและทำให้วัตถุข้างเคียงมีมวลลดลงเรื่อยๆ เหมือนกับแมงมุมเจ้าของชื่อที่ค่อยๆ กินคู่ครองผู้โชคร้ายของมัน
แต่ในกรณีนี้ วัตถุข้างเคียงถูกจำแนกเป็นดาวเคราะห์นอกระบบไม่ใช่ดาวฤกษ์ สหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ(IAU) ให้นิยามดาวเคราะห์นอกระบบว่าเป็นวัตถุฟากฟ้าที่มีมวลต่ำกว่า 13 เท่าดาวพฤหัสฯ ที่โคจรรอบดาวฤกษ์, ดาวแคระน้ำตาล(brown dwarf) หรือซากดาวอย่างเช่น พัลซาร์ ในบรรดาดาวเคราะห์นอกระบบที่ยืนยันแล้วกว่าหกพันดวง มีแค่ดวงนี้ดวงเดียวเท่านั้นมีเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ขนาดย่อมๆ ที่โคจรรอบพัลซาร์ มีพัลซาร์เพียงไม่กี่แห่งที่พบดาวเคราะห์โคจรอยู่
สิ่งนี้จะก่อตัวขึ้นมาเหมือนกับดาวเคราะห์ปกติหรือไม่ ไม่เลย ก็เพราะองค์ประกอบของมันแตกต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง Zhang กล่าว หรือมันจะก่อตัวจากการเปลื้องส่วนนอกๆ ของดาวฤกษ์ออกไป เหมือนกับในระบบแม่ม่ายดำอื่นๆ ก็อาจจะไม่ เนื่องจากฟิสิกส์นิวเคลียร์ไม่สามารถสร้างคาร์บอนบริสุทธิ์ได้ มันยากมากๆ ที่จะจินตนาการว่าคุณได้องค์ประกอบที่อุดมไปด้วยคาร์บอนอย่างสุดขั้วแบบนี้ได้อย่างไร ดูเหมือนจะสามารถกำจัดกลไกการก่อตัวที่รู้จักกันได้ทุกแบบ
Roger Romani ผู้เขียนร่วมการศึกษาจากสแตนฟอร์ด และสถาบันคัฟลี่เพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์อนุภาคและเอกภพวิทยา ได้เสนอกลไกพิเศษที่อาจเกิดในชั้นบรรยากาศอันเป็นอัตลักษณ์นี้ เมื่อวัตถุข้างเคียงเย็นตัวลง สารประกอบของคาร์บอนและออกซิเจนจากภายในจะเริ่มตกผลึก Romani กล่าว
ผลึกคาร์บอนบริสุทธิ์จะลอยขึ้นข้างบนและไปผสมกับฮีเลียม และนั่นก็เป็นสิ่งที่เราได้เห็น แต่ก็ต้องมีบางอย่างเกิดขึ้นที่กันไนโตรเจนและออกซิเจนออกไป และนี่เองก็ยังเป็นปริศนาอยู่ แต่ก็ดีที่ไม่ต้องรู้อะไรไปซะทุกอย่าง ผมรอคอยที่จะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความพิสดารของชั้นบรรยากาศนี้ มันดีมากที่มีปริศนาให้ตามแก้
ด้วยสายตาในช่วงอินฟราเรดและความไวที่สุดติ่ง นี่เป็นการค้นพบที่มีแต่เวบบ์ที่ทำได้เท่านั้น
แหล่งข่าว phys.org - Webb observes pulsar-orbiting planet whose composition defies explanation
sciencealert.com - ludicrous lemon-shaped world is like nothing we’ve ever seen
iflscience.com – “what the heck is this:” : JWST reveals bizarre exoplanet with inexplicable composition
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
