ดาวเคราะห์ยักษ์โตเต็มวัยเร็วกว่าที่คิด

 

ภาพจากศิลปินแสดงระบบดาวเคราะห์ V1298 Tau

   ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติซึ่งมีนักวิจัยจากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งคานารี(IAC) รวมอยู่ด้วยพร้อมกับสถาบันอื่นๆ จากสเปน, อิตาลี, เจอรมนี, เบลเจียม, สหราชอาณาจักร และเมกซิโก สามารถตรวจสอบมวลของดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบ V1298 Tau ว่ามีอายุเพียง 20 ล้านปีเท่านั้น

     ไม่เคยมีการตรวจสอบมวลของดาวเคราะห์ยักษ์อายุน้อยลักษณะนี้มาก่อนเลย และนี่เป็นหลักฐานแรกที่บอกว่าวัตถุเหล่านี้มีขนาดขึ้นถึงระดับสุดท้ายแล้ว ตั้งแต่ช่วงต้นๆ ของวิวัฒนาการดาวเคราะห์ สำหรับการศึกษานี้ พวกเขาใช้การตรวจสอบความเร็วแนวสายตา(radial velocity) จากสเปคโตรกราฟ HARPS-N ที่หอสังเกตการณ์โรเก้ เดอ ลอส มูชาโชส(ORM) และ สเปคโตรกราฟ CARMENES ที่หอสังเกตการณ์คายาร์ อัลโต ผลสรุปเผยแพร่ในวารสาร Nature Astronomy

     การศึกษาซึ่งนำโดย Alejandro Suarez Mascareno นักวิจัยจาก IAC รายงานการตรวจสอบมวลของดาวเคราะห์ยักษ์สองดวงที่โคจรในระบบดาวชนิดเดียวกับดวงอาทิตย์ V1298 Tau อายุน้อย พวกมันถูกพบในปี 2019 โดยทีมที่นำโดย Trevor David จากห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) โดยใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของนาซา ซึ่งช่วยให้มีการตรวจสอบขนาดว่า มีขนาดเล็กกว่าดาวพฤหัสฯ เล็กน้อย และคาบการโคจรที่ 24 และ 40 วัน สำหรับ V1298 Tau b และ e ตามลำดับ

      การตรวจสอบคุณลักษณะของดาวเคราะห์ที่อายุน้อยมากเหล่านี้เป็นเรื่องที่ยากเป็นพิเศษ Alejandro Saurez Mascareno ผู้เขียนคนแรกของรายงานนี้ กล่าว ดาวฤกษ์แม่มีระดับกิจกรรมที่สูงมากและทีมก็ไม่แม้แต่จะคิดพยายาม จนเพิ่งไม่นานมานี้เอง เขากล่าว ต้องขอบคุณการรวมการตรวจจับที่ทำโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ ร่วมกับโครงงานตรวจสอบความเร็วแนวสายตาจากหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดิน และการใช้เทคนิคการวิเคราะห์ที่ก้าวหน้าที่สุด ก็เป็นไปได้ที่จะเริ่มเห็นสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นในช่วงต้นๆ ของวิวัฒนาการระบบดาวเคราะห์เช่นนั้น ในความเป็นจริง การตรวจสอบมวลของดาวเคราะห์ครั้งใหม่นี้ มีความจำเป็นที่ต้องแยกแยะสัญญาณที่เกิดจากดาวเคราะห์เหล่านี้ออกจากสัญญาณที่สร้างโดยกิจกรรมของดาวฤกษ์เองซึ่งขนาดใหญ่กว่าเกือบสิบเท่า

การเปรียบเทียบเวลาในการหดตัวที่คาดไว้ กับที่สำรวจพบจริง ในดาวเคราะห์ในระบบ V1298 Tau

     การศึกษาได้แสดงว่ามวลและรัศมีของดาวเคราะห์ V1298 Tau b และ c นั้นใกล้เคียงอย่างน่าประหลาดใจกับดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะของเรา หรือในระบบดาวเคราะห์ต่างด้าวอื่นๆ ที่เก่าแก่ การตรวจสอบซึ่งเป็นครั้งแรกที่ทำกับดาวเคราะห์ยักษ์อายุน้อยเช่นนี้ ช่วยให้เราได้ทดสอบแนวคิดปัจจุบันเกี่ยวกับการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์ Victor J. Sanchez Bejar นักวิจัยที่ IAC และผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ อธิบายว่า เป็นเวลาหลายปีที่แบบจำลองทฤษฎีได้บ่งชี้ว่าดาวเคราะห์ยักษ์เริ่มต้นวิวัฒนาการของพวกมัน เป็นวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า และต่อมาก็หดตัวลงตลอดช่วงหลายร้อยล้านจนถึงระดับหลายพันล้านปี ขณะนี้เราทราบแล้วว่า จริงๆ แล้วพวกมันบรรลุถึงขนาดพอๆ กับดาวเคราะห์ในระบบของเราในเวลาที่สั้นมากๆ

     การศึกษาระบบที่อายุน้อยให้เงื่อนงำแก่นักวิจัยเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในช่วงเยาว์วัยของระบบสุริยะของเรา เรายังคงไม่ทราบว่า V1298 Tau เป็นกรณีปกติ และวิวัฒนาการของมันก็คล้ายกับดาวเคราะห์เกือบทั้งหมด หรือว่า เรากำลังเจอกับกรณียกเว้น กันแน่ ถ้ามันเป็นลำดับเหตุการณ์ปกติ มันก็น่าจะหมายความว่าวิวัฒนาการของดาวเคราะห์อย่างดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ ก็น่าจะแตกต่างอย่างมากจากสิ่งที่เราคิดไว้ Nicolas Lodieu นักวิจัยที่ IAC และผู้เขียนร่วมอีกงานของงานวิจัยนี้ ให้ความเห็น ผลสรุปจากงานนี้จึงช่วยในการสร้างแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการช่วงต้นของระบบดาวเคราะห์อย่างระบบของเราเอง ที่เข้มแข็งมากขึ้น

     เพื่อบรรลุถึงความสำเร็จในการตรวจสอบมวล การศึกษาต้องใช้ความพยายามในการสำรวจอย่างมาก และความร่วมมือของหอสังเกตการณ์และสถาบันหลายแห่งจากหลากหลายประเทศ มีความจำเป็นต้องรวมการตรวจสอบความเร็วแนวสายตาจากเครื่องมือต่างๆ การสำรวจทำจากหอสังเกตการณ์ลาสกัมเปรส เป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่รอบโลก ใช้เพื่อจับตาการแปรเปลี่ยนกิจกรรมของดาวฤกษ์อย่างต่อเนื่อง

แหล่งข่าว phys.org : study reveals that giant planets could reach “maturity” much earlier than previously thought