ข่าว วันที่ 23 มกราคม 2557

กับดักดาวเคราะห์    23 มกราคม 2557    การศึกษาใหม่รายงานว่าการอพยพเข้าสู่ส่วนในของพิภพต่างด้าวขนาดยักษ์อาจจะถูกทำให้ช้าลงจากการมีกับดักดาวเคราะห์ในดิสก์ฝุ่นและก๊าซรอบดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน

กับดักเหล่านี้น่าจะอธิบายการมีอยู่ของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่ร้อนระอุที่เรียกว่า พฤหัสร้อน ซึ่งแบบจำลองการก่อตัวปัจจุบันทำนายว่าน่าจะหมุนวนเข้าหาดาวฤกษ์แม่ของพวกมันเมื่อนานมาแล้วอันเนื่องมาจากกระบวนการที่เรียกว่า การอพยพชนิดที่ 1(Type I migration) Yasuhiro Hasegawa จากมหาวิทยาลัยแมคมาสเตอร์ ในออนตาริโอ คานาดา กล่าวว่า ในการคำนวณ ความเป็นมาทั้งปวงที่ดาวเคราะห์เจริญและอพยพในดิสก์อย่างไรนั้นถูกคำนวณโดยใช้สูตรผสมง่ายๆ พวกมันแสดงว่า ถ้าไม่มีการชะลอการอพยพชนิดที่ 1 ลง ประชากรของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก็ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ Hasegawa และผู้เขียนร่วม Ralph Pudritz จากแมคมาสเตอร์ จำลองกับดักดาวเคราะห์ในดิสก์ที่กำลังเจริญเพื่อตรวจสอบบทบาทของมันในการชะลอการอพยพเข้าส่วนในของพิภพต่างด้าวที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ หลังจากที่ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้น ดิสก์ฝุ่นและก๊าซยังคงโคจรรอบๆ มัน ชิ้นส่วนของดิสก์เกาะกลุ่มรวมตัวกันเพื่อสร้างดาวเคราะห์ หรือแกนกลางดาวเคราะห์ ขึ้น บางครั้ง แกนเหล่านี้ก็อพยพเข้าส่วนใน แบบจำลองเสมือนจริงการก่อตัวดาวเคราะห์ปัจจุบันบอกว่าวัตถุที่จะเข้าไปส่วนในน่าจะหมุนวนเข้าหาดาวฤกษ์ภายในเวลา 1 ล้านปี แต่ดาวพฤหัสร้อนที่นักดาราศาสตร์ได้สำรวจพบนั้นมีอายุเก่าแก่กว่านั้น ดาวพฤหัสร้อนมีมวลใกล้เคียงกับดาวพฤหัสในระบบของเรา แต่มันอยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่ของมันอย่างมาก โดยบางส่วนก็โคจรอยู่ใกล้กว่าดาวพุธ ขณะที่ดาวพฤหัสรักษาระยะทางจากดวงอาทิตย์ แต่ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อื่นๆ ที่เดินทางเข้าส่วนในน่าจะมีศักยภาพที่จะผลักดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่าที่คล้ายโลกออกจากระบบไปอย่างสิ้นเชิง การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นพื้นผิวหรืออุณหภูมิของดิสก์อย่างฉับพลันสามารถสร้างกับดักดาวเคราะห์ได้ ซึ่งจะเป็นบ่วงดักแกนที่กำลังหมุนวนเข้ามา ตัวกับดักที่มีดาวเคราะห์เองก็เคลื่อนที่เข้าใกล้ดาวฤกษ์มากขึ้น แต่ด้วยเส้นทางที่ช้ากว่าเฉพาะแกนอย่างเดียว กับดักดาวเคราะห์นั้นไม่ได้ทำให้การเจริญของแกนช้าลง ชะลอแค่เพียงการเคลื่อนที่เข้าหาดาวฤกษ์เท่านั้น ขณะที่ติดกับดักอยู่ แกนก็ยังคงจับฝุ่นและหินต่อไป เจริญขึ้นเรื่อยๆ ในกระบวนการที่เรียกว่า การสะสมมวลสาร(accretion) ซึ่งต่อมา แกนก็จะมีขนาดใหญ่มากพอที่จะหลุดออกมาได้ เมื่อมวลของแกนมีขนาดใหญ่พอ(ประมาณ 10 เท่ามวลโลกขึ้นไป) และมีช่องว่างเปิดขึ้นในดิสก์ จากนั้นแกนก็จะหลุดออกจากกับดัก Hasegawa กล่าว ด้วยมวลขนาดนั้น แกนจะรีบเปิดช่องว่างในดิสก์อย่างรวดเร็วและเริ่มการอพยพชนิดที่ 2(Type II migration) เคลื่อนที่เข้าส่วนในเมื่อวัสดุสารไหลเข้าเส้นทางที่เพิ่งเปิดออกใหม่ แต่ด้วยความเร็วที่ช้ากว่าการอพยพชนิดที่ 1 อย่างมาก การอพยพชนิดที่ 2 จบลงเมื่อดิสก์เกือบทั้งหมดได้ถูกเปลี่ยนเป็นดาวเคราะห์ หรือดิสก์หายไป ดิสก์ที่มีอัตราการสะสมมวลสารสูงกว่าจะสร้างกับดักดาวเคราะห์ที่ไกลจากดาวฤกษ์ได้มากกว่า ด้วยเหตุนี้ แกนดาวเคราะห์ในดิสก์ที่สะสมมวลสารอย่างรวดเร็วจึงติดกับที่ราว 10 AU ในขณะที่ดิสก์ที่มวลสารรวมตัวช้ากว่าอาจจะเป็นผลให้แกนติดกับที่ 1 ถึง 5 AU การสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบบอกว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่สำรวจนั้นดูเหมือนจะไปกองที่ราว 1 AU Hasegawa กล่าว การกองสะสมของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์นั้นเป็นเรื่องปกติธรรมชาติถ้ากับดักดาวเคราะห์แสดงบทบาท งานวิจัยเผยแพร่ใน Astrophysical Journal วันที่ 20 พฤศจิกายน ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ร้อนไม่ได้เป็นดาวเคราะห์นอกระบบเพียงกลุ่มเดียวที่ได้รับผลจากกับดักดาวเคราะห์ จากงานวิจัยใหม่ ดาวเคราะห์หินยักษ์ที่เรียกว่าซุปเปอร์เอิร์ธ(super-Earth) และดาวเคราะห์ก๊าซขนาดเล็กกว่าแต่อยู่ในระยะประชิดที่เรียกว่า เนปจูนร้อน(hot Neptune) ก็อาจได้รับผลด้วย Hasegawa บอกว่าความแตกต่างเดียวระหว่างเนปจูนร้อนกับซุปเปอร์เอิร์ธและญาติของมัน พฤหัสร้อน อยู่ที่ขั้นตอนสุดท้ายในการสะสมมวลก๊าซ ซึ่งจะมีการรวบรวมชั้นบรรยากาศก๊าซไว้ แต่โดยรวมแล้ว พวกมันก็ได้รับผลของการอพยพชนิดที่ 1 และ 2 คล้ายๆ กัน เนื่องจากซุปเปอร์เอิร์ธและเนปจูนร้อนเป็นดาวเคราะห์มวลต่ำ พวกมันจึงไม่มีการสะสมมวลก๊าซ Hasegawa กล่าว พูดอีกอย่างว่า พวกมันเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์แท้ง นั้นเอง