ข่าว วันที่ 5 มกราคม 2557

ดาวเคราะห์ที่อยู่ผิดที่    5 มกราคม 2557    นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมารอบดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ดวงหนึ่ง มันเป็นดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่ค้นพบที่มหาวิทยาลัยอริโซนา

ภาพการค้นพบดาวเคราะห์ HD 106906b ในช่วงอินฟราเรดความร้อน ดาวเคราะห์นั้นอยู่ไกลมากกว่าวงโคจรของเนปจูนจากดวงอาทิตย์ในระบบของเรามากกว่า 20 เท่า

ด้วยมวลที่ 11 เท่าดาวพฤหัส และโคจรรอบดาวฤกษ์ของมันที่ระยะทาง 650 เท่าระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ HD 106906b นั้นไม่เหมือนกับอะไรในระบบสุริยะของเราและสร้างปัญหาให้กับทฤษฏีการก่อตัวดาวเคราะห์ Vanessa Bailey ซึ่งนำการวิจัยนี้ เธอเป็นนักศึกษาชั้นปีที่ 5 ของแผนกดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยอริโซนา กล่าวว่า ระบบนี้น่าตื่นตาตื่นใจมากเนื่องจากไม่มีแบบจำลองใดทั้งการก่อตัวดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์ที่อธิบายสิ่งที่เราเห็นได้อย่างเต็มเม็ดเต็มหน่วย คิดกันว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่ของพวกมัน เช่นโลก นั้นรวบรวมตัวขึ้นมาจากวัตถุขนาดเล็กที่คล้ายดาวเคราะห์น้อยในดิสก์ฝุ่นก๊าซดั่งเดิมซึ่งล้อมรอบดาวฤกษ์ที่กำลังก่อตัวขึ้นดวงหนึ่ง อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ทำงานช้าเกินกว่าที่จะสร้างดาวเคราะห์ยักษ์ที่อยู่ห่างไกลจากดาวฤกษ์ มีกลไกอื่นที่เสนอขึ้นมาว่าดาวเคราะห์ยักษ์สามารถก่อตัวขึ้นจากการยุบตัวของวัสดุสารในดิสก์ได้โดยตรงอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม ดิสก์ดั่งเดิมนั้นมักไม่ค่อยมีมวลมากพอในพื้นที่ส่วนนอกที่จะทำให้ดาวเคราะห์อย่าง HD 106906b ก่อตัวขึ้นได้ มีทฤษฎีทางเลือกอื่นๆ ได้พยายามอธิบายรวมถึงการก่อตัวที่คล้ายระบบดาวฤกษ์คู่ขนาดจิ๋วด้วย ระบบดาวคู่สามารถก่อตัวขึ้นเมื่อกลุ่มของก๊าซที่อยู่ใกล้ๆ กัน 2 กลุ่มยุบตัวลงอย่างอิสระก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ และดาวฤกษ์เหล่านี้ก็อยู่ใกล้กันมากพอที่จะส่งแรงดึงดูดและเกาะกุมพวกมันเข้าด้วยกันเป็นวงโคจร Bailey อธิบาย เป็นไปได้ว่าในกรณีของระบบ HD 106906 นั้นดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างก็ยุบตัวลงเองจากกลุ่มของก๊าซ แต่ด้วยเหตุผลบางอย่าง กลุ่มก๊าซต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ก็ขาดแคลนวัตถุดิบลง และไม่ได้เจริญใหญ่พอที่จะจุดระเบิดกลายเป็นดาวฤกษ์ได้ Bailey กล่าวว่า ปัญหาหนึ่งเกี่ยวกับลำดับเหตุการณ์นี้ก็คือ อัตราส่วนมวลของดาวทั้งสองในระบบดาวคู่นั้นโดยปกติแล้วจะไม่มากกว่า 10 ต่อ 1 ในกรณีของเรา อัตราส่วนมวลนั้นมากกว่าร้อยต่อหนึ่ง เธออธิบาย อัตราส่วนมวลสุดขั้วอย่างนี้ไม่สามารถอธิบายได้จากทฤษฎีการก่อตัวดาวคู่ เช่นเดียวกับที่ทฤษฎีการก่อตัวดาวเคราะห์ก็ทำนายว่าเราไม่สามารถก่อตัวดาวเคราะห์ได้ห่างไกลจากดาวฤกษ์แม่อย่างมาก ระบบนี้ยังมีความน่าสนใจเป็นพิเศษอื่นๆ เนื่องจากนักวิจัยสามารถตรวจสอบซากของดิสก์วัสดุสารที่เหลืออยู่จากการก่อตัวดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ได้ Bailey กล่าวเสริมว่า ระบบเช่นนี้ ซึ่งเราได้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมในที่ที่ดาวเคราะห์อยู่ มีศักยภาพที่จะช่วยเราให้จำกัดแบบจำลองการก่อตัวต่างๆ ลงได้ การสำรวจการเคลื่อนที่โคจรของดาวเคราะห์และดิสก์เศษซากในอนาคตอาจจะตอบคำถามเหล่านั้นได้ ด้วยอายุเพียง 13 ล้านปี ดาวเคราะห์อายุน้อยดวงนี้ยังคงเรืองสว่างจากความร้อนที่เหลืออยู่ของการก่อตัวของมัน เนื่องจากที่อุณหภูมิประมาณ 1500 องศาเซลเซียส ดาวเคราะห์นี้จึงเย็นกว่าดาวฤกษ์แม่ของมันอย่างมาก มันเปล่งพลังงานเกือบทั้งหมดในช่วงอินฟราเรดแทนที่จะเป็นช่วงแสงที่ตาเห็นได้ เทียบกับโลกแล้ว ซึ่งก่อตัวเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน มีอายุเก่าแก่กว่า HD 106906b ประมาณ 350 เท่า การสำรวจถ่ายภาพวัตถุโดยตรงต้องการภาพที่คมชัดอย่างมาก คล้ายกับที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เพื่อให้มีความละเอียดจากภาคพื้นถึงระดับนั้นต้องการเทคโนโลจีที่เรียกว่า ระบบปรับกระจก(Adaptive Optics หรือ AO) ทีมใช้ระบบปรับกระจกมักเจลแลน(MagAO) อันใหม่และกล้องอินฟราเรดความร้อน Clio2 ซึ่งเทคโนโลจีทั้งสองพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยอริโซนา ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์มักเจลแลนขนาด 6.5 เมตรที่ทะเลทรายอะตาคามา ในชิลี เพื่อถ่ายภาพการค้นพบนี้ Laird Close ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์อริโซนาและหัวหน้าโครงการ MagAO กล่าวว่า MagAO นั้นสามารถจัดการปรับกระจกทุติยภูมิได้ ด้วยมีตัวยึด 585 ตัว แต่ละตัวขยับ 1000 ครั้งต่อวินาที เพื่อขจัดผลการเบลอจากชั้นบรรยากาศออกไป การปรับความถูกต้องจากชั้นบรรยากาศช่วยให้การตรวจสอบความร้อนแผ่วๆ ที่เปล่งออกจากดาวเคราะห์นอกระบบพิศวงดวงนี้โดยไม่ต้องสับสนกับดาวฤกษ์แม่ที่ร้อนกว่า Clio นั้นเหมาะสมกับช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดความร้อน ที่ซึ่งดาวเคราะห์ยักษ์จะสว่างที่สุดเมื่อเทียบกับดาวฤกษืแม่ของพวกมัน ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์จะถ่ายภาพได้ง่ายที่สุดในช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้ Philip Hinz จากอริโซนาเช่นกัน และหัวหน้าโครงการ Clio กล่าว ทีมยังสามารถยืนยันว่าดาวเคราะห์กำลังเคลื่อนที่ไปพร้อมๆ กับดาวฤกษ์แม่ของมันโดยการตรวจสอบข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ถ่ายจากโครงการวิจัยอื่นก่อนหน้านี้ 8 ปี ด้วยการใช้สเปคโตรกราฟ FIRE ซึ่งก็ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์มักเจลแลนเช่นกัน ทีมยืนยันธรรมชาติความเป็นดาวเคราะห์ของวัตถุข้างเคียงได้ ภาพบอกเราว่ามีวัตถุดวงหนึ่งอยู่ที่นั้นและบอกข้อมูลบางส่วนเกี่ยวกับคุณสมบัติของมันแต่เพียงแค่สเปคตรัมเท่านั้นที่จะบอกข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับธรรมชาติและองค์ประกอบของมันได้ Megan Reiter นักศึกษาที่อริโซนา สมาชิกทีม กล่าว ข้อมูลรายละเอียดเช่นนี้ยากที่จะได้จากการถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบโดยตรง ทำให้ HD 106906b เป็นเป้าหมายที่มีคุณค่าสำหรับการศึกษาในอนาคต Tiffany Meshkat นักศึกษาที่หอสังเกตการณ์ไลเดน ในเนเธอร์แลนด์ส สมาชิกทีม กล่าวว่า การตรวจจับดาวเคราะห์โดยตรงทุกๆ ครั้งผลักดันความเข้าใจของเราเกี่ยวกับว่าดาวเคราะห์สามารถก่อตัวที่ใดและอย่างไร การค้นพบดาวเคราะห์นี้น่าตื่นเต้นเป็นพิเศษเนื่องจากมันอยู่ในวงโคจรที่ห่างไกลมากจากดาวฤกษ์แม่ นี่นำไปสู่คำถามน่าสนใจมากมายเกี่ยวกับความเป็นมาในการก่อตัวและองค์ประกอบ การค้นพบเช่น HD 106906b ได้ให้ความเข้าใจเกี่ยวกับความหลากหลายของระบบดาวเคราะห์อื่นแก่เราให้ลึกซึ้งมากขึ้น รายงานการวิจัย HD 106906b: A Planetary-mass Companion Outside a Massive Debris Disk จะเผยแพร่ใน Astrophysical Journal letters