ธงแดงเตือนซุปเปอร์โนวาจากดาวซุปเปอร์ยักษ์

 

ภาพจากศิลปินแสดงซุปเปอร์โนวาของดาวบีเทลจูส

      นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล จอห์น มัวร์ และมหาวิทยาลัยมองเปลิเยร์ ได้พัฒนาระบบเตือนภัยล่วงหน้า เพื่อเตือนเมื่อดาวฤกษ์มวลสูงดวงหนึ่งกำลังจะจบชีวิตในการระเบิดซุปเปอร์โนวา งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      ในการศึกษาใหม่นี้ นักวิจัยได้ตรวจสอบว่าดาวฤกษ์มวลสูง(โดยทั่วไปคือ 8-20 เท่ามวลดวงอาทิตย์) ในสถานะสุดท้ายของชีวิตที่เรียกว่า สถานะซุปเปอร์ยักษ์แดง(red supergiant phase) จะสลัวลงอย่างฉับพลันราวหนึ่งร้อยเท่าในช่วงแสงที่ตาเห็นในช่วงไม่กี่เดือนสุดท้ายก่อนที่พวกมันจะตายลง การมืดลงนี้เกิดขึ้นจากการสะสมมวลสารรอบๆ ดาวอย่างฉับพลัน ซึ่งปิดกั้นแสงดาวไว้

     จนกระทั่งบัดนี้ ไม่เคยทราบเลยว่าดาวจะต้องใช้เวลานานแค่ไหนที่จะสะสมมวลสารนี้ ขณะนี้จึงเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้จำลองว่าซุปเปอร์ยักษ์แดงน่าจะมีสภาพอย่างไรเมื่อพวกมันฝังตัวอยู่ภายใต้ “รังฝุ่น” ก่อนที่จะระเบิด ภาพในคลังจากกล้องโทรทรรศน์เก่าแก่ได้แสดงภาพดาวที่ได้ระเบิดหลังจากที่ถ่ายดาวประมาณ 1 ปี ดาวเหล่านั้นดูเป็นปกติในภาพ ซึ่งหมายความว่าพวกมันยังไม่ได้สร้างรังฝุ่นขึ้น นี่บอกว่ารังฝุ่นเกิดขึ้นในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี ซึ่งจัดได้ว่าเร็วมากๆ

      Benjamin Davies จากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล จอห์น มัวร์ และผู้เขียนหลักในรายงาน กล่าวว่า วัสดุสารที่หนาทึบแทบจะปิดบังดาวไว้ได้โดยสิ้นเชิง ทำให้มันสลัวลงในช่วงตาเห็นถึง 100 เท่า นี่หมายความว่า ก่อนการระเบิดไม่กี่วัน คุณก็น่าจะมองไม่เห็นว่ามันอยู่ที่นั้น จนตอนนี้ เราก็เพิ่งได้สำรวจซุปเปอร์โนวาไม่กี่ชั่วโมงหลังการระเบิดเกิดขึ้นในรายละเอียด ด้วยระบบเตือนล่วงหน้านี้ เราพร้อมที่จะสำรวจพวกมันในเวลาจริง หันกล้องโทรทรรศน์ที่ดีที่สุดบนโลกไปที่ดาวต้นกำเนิด และเฝ้าดูพวกมันค่อยๆ ฉีกออกต่อหน้าต่อตาพวกเรา

ดาวฤกษ์ซุปเปอร์ยักษ์แดง เป็นดาวที่มีสเปคตรัมชนิด K หรือ M โดยมีชั้นกำลังสว่าง(luminosity class) เป็นซุปเปอร์ยักษ์(Yerkes class I) ในแง่ปริมาตรแล้ว พวกมันเป็นดาวที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพ อย่างไรก็ตาม พวกมันไม่ใช่ดาวที่มีมวลสูงสุดหรือมีกำลังสว่างสูงสุด บีเทลจูส(Betelgeuse) และอันทาเรส(Antares) เป็นตัวอย่างซุปเปอร์ยักษ์แดงที่สว่างที่สุดและเป็นที่รู้จักมากที่สุด

     Davies และผู้เขียนร่วมได้จำลองกระบวนการสร้างรังฝุ่น 2 แบบ พวกเขาพบว่าแบบจำลองการปะทุ(outburst model) เมื่อรังฝุ่นก๊าซส่วนใหญ่มาจากการทิ้งมวลสารราว 0.1 เท่าดวงอาทิตย์ออกสู่อวกาศในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี นั้นสอดคล้องกับกรณีที่ได้เห็น ส่วน แบบจำลองซุปเปอร์ลมดวงดาว(superwind model) ซึ่งการสูญเสียมวลเกิดขึ้นช้ากว่าร้อยเท่าและกินเวลานานหลายทศวรรษ

     ในกาแลคซีขนาดพอๆ กับทางช้างเผือก จะเกิดซุปเปอร์โนวาจากดาวซุปเปอร์ยักษ์แดงไม่ถึง 1 ครั้งต่อศตวรรษ อย่างไรก็ตาม ดาวเหล่านี้สว่างอย่างมากอย่างน้อยก็ระดับหมื่นเท่าของดวงอาทิตย์ การสำรวจกาแลคซีภายในระยะ 1 ร้อยล้านปีแสงก็น่าจะเก็บกลุ่มตัวอย่าง และนักดาราศาสตร์ก็แค่หมั่นมองหาสัญญาณของการมืดลงก่อนระเบิดเป็นประจำ

แหล่งข่าว phys.org – Red Alert: massive stars sound warning they are about to go supernova
                iflscience.com – supergiant stars wave red flags months before they go supernova

โลกใบที่สองอาจไม่ใช่ pale blue dot

โลก เป็นจุดสีฟ้าอ่อน(pale blue dot) ตามที่ยานวอยยาจเจอร์ 1 ได้เห็นในปี 1990

     เมื่อสำรวจหาดาวเคราะห์ที่คล้ายกับโลกรอบๆ ดาวฤกษ์อื่น แทนที่จะมองหา “จุดสีฟ้าอ่อน”(pale blue dot) ตามที่ คาร์ล ซาแกน เรียก งานวิจัยใหม่เสนอให้ค้นหา “จุดสีเหลืองอ่อน”(pale yellow dots) ที่แห้งแล้งและเย็น แทนว่าน่าจะมีโอกาสประสบความสำเร็จมากกว่า การศึกษาโดยทีมสวิสเจอรมันที่นำเสนอที่การประชุมสภาวิทยาศาสตร์ยูโรพลาเนต 2022 ที่เกรนาดา บอกว่า สีแผ่นดิน-น้ำที่เกือบจะพอๆ กันซึ่งช่วยให้ชีวิตผลิบานบนโลก อาจจะพบได้ยากมากๆ

     Tilman Spohn และ Dennis Höning ศึกษาว่าวิวัฒนาการและวัฏจักรของแผ่นทวีปและน้ำ น่าจะตกแต่งการพัฒนาดาวเคราะห์หินนอกระบบอย่างไร ผลที่ได้จากแบบจำลองบอกว่าดาวเคราะห์มีความน่าจะเป็นราว 80% ที่จะปกคลุมด้วยแผ่นดินเกือบทั้งหมด อีก 20% น่าจะเป็นพิภพมหาสมุทร และอีกไม่ถึง 1% ที่เหลือจะมีการกระจายแผ่นดิน-น้ำที่เหมือนกับโลก(มีพื้นผิวโผล่มาประมาณ 30%)

     เราชาวโลกมีความสุขกับสมดุลระหว่างผืนแผ่นดินกับมหาสมุทร(1:3) บนดาวเคราะห์บ้านเกิดของเรา จึงไม่แปลกที่จะสันนิษฐานว่าโลกใบที่สองก็น่าจะคล้ายกับโลกของเรา แต่ผลสรุปจากแบบจำลองของเราบอกว่าไม่น่าจะเป็นแบบนั้น ศจ Spohn กรรมการผู้อำนวยการสถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศนานาชาติที่กรุงเบิร์น สวิตเซอร์แลนด์ กล่าว

     แบบจำลองของทีมบอกว่าอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยไม่น่าจะแตกต่างกันมาก(ความแปรผันราว 5 องศาเซลเซียส) แต่การกระจายตัวแผ่นดิน-มหาสมุทร น่าจะส่งผลต่อภูมิอากาศของดาวเคราะห์ พิภพมหาสมุทรซี่งมีแผ่นดินไม่ถึง 10% น่าจะเปียกชื้นและอบอุ่น โดยมีภูมิอากาศที่คล้ายกับโลกในเขตศูนย์สูตรและกึ่งศูนย์สูตร ในช่วงเวลาหลังการชนของดาวเคราะห์น้อยที่ทำให้ไดโนซอร์สูญพันธุ์

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์ที่เอื้ออาศัยได้ 3 ชนิดคือ ดาวเคราะห์ที่เป็นแผ่นดินเกือบทั้งหมด, ดาวเคราะห์ที่มีส่วนผสมที่ลงตัวระหว่างแผ่นดินกับทะเล และดาวเคราะห์มหาสมุทรที่แทบจะไม่มีแผ่นดินเลย

     พิภพแผ่นทวีป ซึ่งมีมหาสมุทรไม่ถึง 30% ก็น่าจะมีภูมิอากาศที่เย็นกว่า, แห้งแล้งกว่าและทารุณกว่า อาจมีทะเลทรายที่เย็นในพื้นที่ส่วนในของแผ่นทวีป และโดยรวมแล้ว ก็น่าจะคล้ายกับโลกของเราในช่วงยุคน้ำแข็งครั้งล่าสุด(Last Ice Age) ซึ่งมีธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งปกคลุมอย่างกว้างขวาง

     บนโลก การสร้างแผ่นทวีปเกิดขึ้นจากกิจกรรมภูเขาไฟและถูกกัดกร่อนโดยการเปลี่ยนแปลงสภาพ เกิดขึ้นเกือบจะสมดุล ชีวิตที่พึ่งพาการสังเคราะห์ด้วยแสงจะดำรงชีวิตบนแผ่นดิน ซึ่งมันจะเข้าถึงพลังงานสุริยะได้โดยตรง มหาสมุทรจะเป็นแหล่งของน้ำแหล่งใหญ่ซึ่งจะเพิ่มปริมาณฝนและป้องกันไม่ให้ภูมิอากาศที่มีอยู่แห้งแล้งจนเกินไป

     ในเครื่องยนต์แปรสัณฐานแผ่นเปลือก(plate tectonics) ของโลก ความร้อนภายในขับดันกิจกรรมทางธรณีวิทยาเช่น แผ่นดินไหว, ภูเขาไฟ และการก่อร่างภูเขา และเป็นผลให้แผ่นทวีปมีขนาดใหญ่ขึ้น การกัดกร่อนแผ่นดินเป็นส่วนหนึ่งของชุดของวัฏจักรที่แลกเปลี่ยนน้ำระหว่างชั้นบรรยากาศ-ภายในโลก แบบจำลองของเราบอกว่าวัฏจักรเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์อย่างไร ได้แสดงว่าโลกในยุคปัจจุบัน อาจจะเป็นดาวเคราะห์ที่เป็นข้อยกเว้น และสมดุลของผืนแผ่นดินก็อาจจะไร้เสถียรภาพอยู่หลายพันล้านปี ในขณะที่ดาวเคราะห์ทั้งหมดในแบบจำลองดูจะเอื้ออาศัยได้ และพืชและสัตว์ก็อาจจะค่อนข้างแตกต่างกัน ศจ Spohn กล่าว

Pale Blue Dot โดยยานคาสสินี 

     ผลสรุปของ Spohn และ Höning แตกต่างพอสมควรกับที่ทีมวิจัยอื่นได้ ยกตัวอย่างเช่น การศึกษาที่นำโดย Evelyn MacDonald จากมหาวิทยาลัยโตรอนโตพบว่า สำหรับพิภพที่ล๊อคด้วยแรงโน้มถ่วง(tidal locked) ยิ่งมันมีแผ่นดินมากแค่ไหน ก็จะมีอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ยมากขึ้นด้วย และการศึกษาแผ่นดินของดาวเคราะห์ที่โด่งดังที่สุด ซึ่งนำโดย Yutaka Abe จากมหาวิทยาลัยโตเกียวในปี 2011 ได้พบว่า ดาวเคราะห์ที่มีแผ่นดินยังเอื้ออาศัยได้ในระยะทางที่กว้างกว่า พิภพน้ำ และพวกมันจะไม่เยือกแข็งจนหมดได้เร็วนักเนื่องจากมีน้ำที่จะกลายเป็นน้ำแข็งและหิมะน้อยกว่า

     อย่างไรก็ตาม การศึกษาของ Abe พร้อมทั้งทีมอื่นๆ ก็เห็นพ้องกับผลสรุปจาก Spohn และ Höning ว่าดาวเคราะห์ที่เต็มไปด้วยแผ่นดินน่าจะพบได้มากกว่าดาวเคราะห์ที่คล้ายโลกหรือดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยน้ำ

แหล่งข่าว phys.org : Earth-like exoplanets unlikely to be another “pale blue dot”
               space.com : “pale blue dot” planets like Earth may make up only 1% of potentially habitable worlds

กระจุกดาวทรงกลมกลุ่มแรกๆ สุดในเอกภพ

 

ภาพห้วงลึกภาพแรกจากกล้องเวบบ์ เผยให้เห็นกาแลคซีหลายพันแห่งพร่าพรายในภาพกระจุกกาแลคซี SMACS 0723 ในช่วงอินฟราเรดใกล้ความละเอียดสูงนี้

    ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ นักวิจัยคานาดาได้จำแนกกระจุกดาวทรงกลมที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา กลุ่มของดาวที่อยู่กันแออัดนับล้านดวงนี้อาจจะเป็นซากที่มีดาวฤกษ์ดวงแรกสุดและมีอายุมากที่สุดในเอกภพอยู่ การวิเคราะห์ภาพห้วงลึกภาพแรกจากเวบบ์ในเบื้องต้น ซึ่งก็มีกาแลคซีแห่งแรกๆ สุดบางส่วนในเอกภพด้วย เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters

      กล้องเวบบ์ถูกสร้างเพื่อค้นหาดาวฤกษ์ดวงแรกๆ และกาแลคซีแห่งแรกๆ สุด และเพื่อช่วยให้เราเข้าใจกำเนิดของความซับซ้อนในเอกภพ เช่น ธาตุทางเคมีและวัตถุดิบของชีวิต Lamiya Mowla นักวิจัยที่สถาบันดันลอปเพื่อดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต และผู้เขียนหลักร่วมการศึกษานี้ กล่าว การค้นพบในภาพห้วงลึกแรกจากเวบบ์นี้ได้ให้มุมมองรายละเอียดสู่สภาวะการก่อตัวดาวช่วงแรกสุดแล้ว ได้ยืนยันพลังที่เกินขีดจำกัดของกล้องเวบบ์

นักวิจัยศึกษากาแลคซีสปาร์คเลอร์(Sparkler Galaxy) ที่พบในภาพห้วงลึกภาพแรกจากกล้องเวบบ์ และใช้กล้องเวบบ์เพื่อตรวจสอบว่าวัตถุ “ประกายไฟ”5 แห่งรอบๆ กาแลคซีนี้ เป็นกระจุกดาวทรงกลม

      ในภาพห้วงลึกภาพแรกจากกล้องเวบบ์ นักวิจัยมุ่งเป้าไปที่สิ่งที่พวกเขาเรียกว่า กาแลคซีสปาร์คเลอร์(Sparkler galaxy) อยู่ห่างออกไป 9 พันล้านปีแสง กาแลคซีได้ชื่อนี้มาจากวัตถุขนาดกะทัดรัดที่ปรากฏเป็นจุดสีเหลืองแดงขนาดเล็กที่อยู่รอบๆ มัน ทำให้นักวิจัยนึกถึง “ประกายไฟ”(sparkles) ทีมบอกว่าประกายไฟเหล่านี้อาจจะเป็นกระจุกดาวอายุน้อยที่กำลังก่อตัวดาวอย่างคึกคัก ซึ่งก่อตัวเมื่อ 3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบงในช่วงที่มีการก่อตัวดาวในอัตราสูงสุด หรือเป็นกระจุกดาวทรงกลม(globular cluster) ซึ่งเป็นกลุ่มของดาวโบราณจากช่วงวัยเยาว์ของกาแลคซี และเก็บงำความลับเกี่ยวกับสภาวะการก่อตัวและการเจริญช่วงแรกสุดของกาแลคซีไว้

     จากการวิเคราะห์เริ่มต้นกับวัตถุกะทัดรัด 12 แห่ง นักวิจัยได้ตรวจสอบพบว่า 5 ใน 12 ไม่เพียงเป็นกระจุกทรงกลม แต่ยังมีอายุเก่าแก่ที่สุดด้วยซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อราว 5 ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบง Kartheik G. Iyer นักวิจัยที่สถาบันดันลอปเพื่อดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต และผู้เขียนนำร่วมอีกคน กล่าวว่า เมื่อพิจารณาภาพแรกจาก JWST และพบกระจุกทรงกลมเก่าแก่รอบกาแลคซีที่ห่างไกลเป็นช่วงเวลาที่ไม่น่าเชื่อ เมื่อไม่เคยเกิดขึ้นกับภาพก่อนหน้านี้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

      เมื่อเราสามารถสำรวจประกายไฟในช่วงความยาวคลื่นที่กว้างระดับหนึ่ง เราก็สามารถทำแบบจำลองพวกมัน และเข้าใจคุณสมบัติทางกายภาพของพวกมันได้ดีขึ้น อย่างเช่น พวกมันมีอายุเก่าแก่แค่ไหน และมีดาวอยู่มากน้อยแค่ไหน เราหวังว่าองค์ความรู้ที่สามารถสำรวจกระจุกทรงกลมได้จากระยะทางที่ไกลมากด้วยกล้องเวบบ์ จะทำให้วิทยาศาสตร์และการสำรวจหาวัตถุคล้ายๆ กันขยับขยายต่อไป

Globular cluster vs Open cluster

     ทางช้างเผือกมีกระจุกทรงกลมราว 150 แห่ง และก้อนดาวที่อยู่กันอย่างแออัดเหล่านี้ก่อตัวขึ้นอย่างใดและเมื่อใด ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ นักดาราศาสตร์ทราบว่ากระจุกทรงกลมอาจมีอายุเก่าแก่มาก แต่ก็มีความท้าทายอย่างไม่น่าเชื่อในการตรวจสอบอายุ การใช้กระจุกที่ห่างไกลมากๆ เพื่อตรวจสอบอายุของดาวดวงแรกๆ ในกาแลคซีที่ห่างไกลเป็นสิ่งที่ไม่เคยทำได้มาก่อนและจะทำได้ด้วยกล้องเวบบ์เท่านั้น

      กระจุกที่เพิ่งพบใหม่เหล่านี้ก่อตัวในช่วงเวลาใกล้กับที่ดาวได้แรกถือกำเนิดในเอกภพ Mowla กล่าว เนื่องจากกาแลคซีสปาร์คเลอร์นั้นอยู่ไกลกว่าทางช้างเผือกของเราอย่างมาก จึงตรวจสอบอายุของกระจุกทรงกลมได้ง่ายกว่า เรากำลังสำรวจสปาร์คเกอร์อย่างที่มันเป็นเมื่อ 9 พันล้านปีก่อน เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 4.5 พันล้านปีเท่านั้น การตรวจสอบสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อนานมาแล้ว ก็เหมือนกับการเดาอายุคนโดยอ้างอิงจากลักษณะรูปพรรณสัณฐาน ก็ง่ายที่จะบอกความแตกต่างระหว่างเด็กอายุ 5 ปีกับ 10 ปี แต่ยากที่จะบอกความแตกต่างระหว่างคนอายุ 50 ปีกับ 55 ปี ลูกไฟซึ่งดูอายุน้อยทำให้การตรวจสอบอายุของพวกมันก็เหมือนกับดูภาพเด็ก แทนที่จะเป็นภาพวัยกลางคน

เลนส์ความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้น นักดาราศาสตร์ใช้ปรากฏการณ์ประหลาดในธรรมชาตินี้เพื่อศึกษากาแลคซีที่ห่างไกลมาก และสลัวมาก

     ด้วยกล้องฮับเบิล นักดาราศาสตร์ไม่สามารถมองวัตถุกะทัดรัดรอบๆ กาแลคซีสปาร์กเลอร์เห็นได้ แต่สิ่งนี้เปลี่ยนไปด้วยความละเอียดและความไวที่มากขึ้นจากกล้องเวบบ์ ได้เผยให้เห็นจุดขนาดจิ๋วที่ล้อมรอบกาแลคซีนี้เป็นครั้งแรก ในภาพห้วงลึกภาพแรกจากกล้องเวบบ์ กาแลคซีสปาร์คเลอร์มีความพิเศษเนื่องจากมันถูกขยายแสงขึ้น 100 เท่าอันเนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) เมื่อกระจุกกาแลคซี SMACS 0723 ในพื้นหน้า รบกวนสิ่งที่อยู่เบื้องหลังไม่ต่างจากแว่นขยายขนาดมหึมา ยิ่งกว่านั้น เลนส์ความโน้มถ่วงยังสร้างภาพกาแลคซีสปาร์คเลอร์ขึ้นมา 3 ภาพ ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ศึกษากาแลคซีแห่งนี้ด้วยรายละเอียดสูงขึ้น

      การศึกษาสปาร์คเลอร์ของเราเน้นให้เห็นพลังอย่างเกินต้านทานในการรวมความสามารถอันเป็นเอกอุของกล้องเวบบ์ กับพลังการขยายตามธรรมชาติที่ได้จากเลนส์ความโน้มถ่วง Chris Willott ผู้นำทีม CANUCS(Canadian NIRISS Unbiased Cluster Survey) จากศูนย์วิจัยดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์เฮิร์ตซ์เบิร์ก สภาการวิจัยแห่งชาติคานาดา กล่าว ทีมตื่นเต้นกับการค้นพบที่จะเพิ่มเติมขึ้นมาเมื่อกล้องเวบบ์จะหันไปเล็งที่กระจุกกาแลคซี CANUCS ในเดือนตุลาคม

สภาพแวดล้อมรอบข้างกาแลคซีสปาร์คเลอร์(L) และภาพโคลสอัพ

     นักวิจัยรวมข้อมูลใหม่จากกล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) ของเวบบ์ เข้ากับข้อมูลในคลังฮับเบิล NIRCam ตรวจจับวัตถุสลัวด้วยความยาวคลื่นที่มีสีแดงมากกว่าและยาวกว่า เพื่อสำรวจเกินสิ่งที่สายตามนุษย์และกระทั่งกล้องฮับเบิลจะมองเห็นได้ ทั้งการขยายแสงจากกระจุกกาแลคซี และความละเอียดที่สูงของกล้องเวบบ์ เป็นสิ่งที่ทำให้การสำรวจวัตถุกะทัดรัดเหล่านั้นเป็นไปได้

      เครื่องมือ NIRISS(Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) บนกล้องเวบบ์ที่คานาดาสร้าง ก็ช่วยยืนยันอีกทางว่าวัตถุกะทัดรัดนั้นเป็นกระจุกดาวทรงกลมโบราณ เนื่องจากนักวิจัยสำรวจไม่พบเส้นเปล่งคลื่นจากออกซิเจน ซึ่งเป็นการเปล่งคลื่นที่เกิดจากกระจุกดาวอายุน้อยที่กำลังก่อตัวดาวอย่างกระตือรือร้น NIRISS ยังช่วยเผยเรขาคณิตของภาพกาแลคซีสามภาพที่เกิดจากเลนส์ด้วย

     เครื่องมือ NIRISS ที่คานาดาสร้างไว้ มีส่วนสำคัญในการช่วยเราให้เข้าใจว่าภาพของ(กาแลคซี) สปาร์คเลอร์ทั้งสามภาพและกระจุกทรงกลมของมันมีความเชื่อมโยงกันอย่างไร Marcin Sawicki ประธานการวิจัยดาราศาสตร์คานาดา ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเซนต์แมรี่ และผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าว การได้เห็นกระจุกทรงกลมจำนวนมากจากภาพสปาร์คเลอร์ทั้งสาม ก็เห็นได้ชัดเจนว่าพวกมันกำลังโคจรไปรอบๆ กาแลคซี แทนที่จะอยู่ข้างหน้ากาแลคซีโดยบังเอิญ

การเปรียบเทียบภาพถ่ายกาแลคซีสปาร์คเลอร์และประกายไฟของมัน จากกล้องฮับเบิลและกล้องเวบบ์

     JWST จะสำรวจพื้นที่สำรวจ CANUCS เริ่มต้นในเดือนตุลาคมนี้ กล้องเวบบ์จะตรวจสอบกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ 5 แห่ง ซึ่งนักวิจัยคาดว่าจะได้พบวัตถุกะทัดรัดรอบๆ กระจุกเหล่านั้นมากขึ้น การศึกษาในอนาคตยังรวมแบบจำลองกระจุกกาแลคซีเพื่อให้เข้าใจผลจากการเกิดเลนส์และช่วยในการวิเคราะห์ประวัติการก่อตัวดาว

แหล่งข่าว sciencedaily.com : Webb reveals a galaxy sparkling with the universe’s oldest star clusters
                space.com : James Webb Space Telescope spots “Sparkler Galaxy” that could host universe’s 1^st stars  
                phys.org : Webb reveals a galaxy sparkling with the universe’s oldest star clusters

ซุปเปอร์ดาวพุธสองดวงในระบบเดียวกัน

ภาพจากศิลปินแสดงระบบที่มีดาวเคราะห์ 5 ดวง

     ในขณะที่สำรวจระบบดาว HD 23472 ด้วยสเปคโตรกราฟ ESPRESSO ทีมที่นำโดยนักวิจัยจากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อวกาศ(IA3) Susana Barros ได้พบดาวเคราะห์ชนิดซุปเปอร์เอิร์ธ(super-Earths) สามดวง และซุปเปอร์ดาวพุธ(super-Mercuries) อีกสองดวง ดาวเคราะห์นอกระบบชนิดหลังนี้พบได้ยากมาๆ เมื่อรวมกับของใหม่สองดวงนี้ ก็จะมีซุปเปอร์ดาวพุธที่พบแล้วรวมเพียง 8 ดวงเท่านั้น

     จุดประสงค์ในการศึกษาซึ่งเผยแพร่ในวารสาร Astronomy & Astrophysics ก็คือเพื่อแจกแจงองค์ประกอบของดาวเคราะห์ขนาดเล็ก และเข้าใจว่าองค์ประกอบเปลี่ยนแปลงตามตำแหน่ง, อุณหภูมิดาวเคราะห์ และคุณสมบัติของดาวฤกษ์อย่างไร Barros บอกว่าทีมตั้งเป้าที่จะศึกษาการเปลี่ยนผ่านระหว่างการมีหรือไม่มีชั้นบรรยากาศ ซึ่งน่าจะเกี่ยวข้องกับการระเหยชั้นบรรยากาศอันเนื่องจากการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ ทีมพบว่าระบบรอบดาวฤกษ์แคระส้มซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 130 ปีแสงแห่งนี้ มีซุปเปอร์เอิร์ธ 3 ดวงที่มีชั้นบรรยากาศ และซุปเปอร์ดาวพุธอีก 2 ดวงซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มากที่สุด

     ในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งห้าของ HD 23472 มีสามดวงที่มีมวลต่ำกว่าโลก พวกมันจึงเป็นดาวเคราะห์นอกระบบที่มีมวลเบาที่สุดเท่าที่เคยตรวจสอบโดยใช้วิธีการความเร็วแนวสายตา(radial velocity method) ซึ่งเป็นไปได้ก็เพราะความแม่นยำสูงมากของ ESPRESSO ที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) ในชิลี และการมีซุปเปอร์ดาวพุธไม่ใช่แค่หนึ่ง แต่สองดวง ก็ทำให้ทีมอยากจะตรวจสอบเพิ่มเติม

     ซึ่งน่าจะบอกได้คร่าวๆ จากการคำนวณความหนาแน่นของดาวเคราะห์ โดยใช้ข้อมูลจากทั้งวิธีการความเร็วแนวสายตา และการผ่านหน้า(transit method) ข้อมูลการผ่านหน้าจะบอกว่า แสงของดาวฤกษ์แม่ถูกดาวเคราะห์กั้นไว้มากน้อยแค่ไหน ซึ่งจะบอกขนาดทางกายภาพ ในขณะที่ข้อมูลความเร็วแนวสายตาจะบอกถึงแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อดาวฤกษ์แม่ ซึ่งจะให้ค่ามวล แล้วนำค่าที่ได้มาคำนวณความหนาแน่น

      ปฏิบัติการนักล่าดาวเคราะห์ TESS ซึ่งใช้วิธีการผ่านหน้าได้พบดาวเคราะห์สองดวงแรกรอบ HD 23472 เมื่อไม่กี่ปีก่อน และการสำรวจติดตามผลก็ยืนยันการมีอยู่ของทั้งสองดวง และยังตรวจสอบว่าที่ดาวเคราะห์อีกสองดวงเพิ่มเติมด้วย ในขณะที่การตรวจสอบความเร็วแนวสายตาโดย ESPRESSO ระหว่างเดือนกรกฎาคม 2019 และเมษายน 2021 ได้พบหลักฐานดาวเคราะห์ดวงที่ห้าที่โคจรใกล้ดาวฤกษ์ในระบบี้ จากนั้นในเดือนตุลาคม 2021 TESS ก็เก็บสัญญาณการผ่านหน้าจากดาวเคราะห์ดวงที่ห้านี้ได้

หมายเหตุ ระบบดาวเคราะห์ของ HD 23472 จากใกล้ที่สุดไปไกลที่สุดดังนี้

·        HD 23472d มีคาบการโคจร 3.98 วัน, รัศมี 0.75 เท่าโลก และมวล 0.54 เท่าโลก

·        HD 23472e(พบล่าสุด) มีคาบ 7.9 วัน รัศมี 0.82 เท่าโลก และมวล 0.76 เท่าโลก

·        HD 23472f คาบการโคจร 12.16 วัน รัศมี 1.13 เท่าโลก และมวล 0.64 เท่าโลก

·        HD 23472b คาบการโคจร 17.67 วัน รัศมี 2.01 เท่าโลก และมวล 8.42 เท่าโลก

·        HD 23472c คาบการโคจร 29.8 วัน รัศมี 1.85 เท่าโลก และมวล 3.37 เท่าโลก

ความหนาแน่นของดาวเคราะห์หินเป็นผลจากสัดส่วนมวลเหล็กเทียบกับซิลิเกตจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ เส้นทึบสีดำแสดงความสัมพันธ์ของดาวเคราะห์นอกระบบที่พบ(จุดสีฟ้า) ไม่รวมดาวเคราะห์ที่อาจเป็นซุปเปอร์ดาวพุธ(จุดสีน้ำตาล) สัญลักษณ์สีดำแสดงดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา จากบนลงล่างคือ ดาวพุธ, ดาวอังคาร, โลกและดาวศุกร์

     ดาวพุธในระบบสุริยะของเรา มีแกนกลางที่ค่อนข้างใหญ่และมีชั้นเนื้อ(mantle) ที่เล็กกว่าดาวเคราะห์อื่นๆ แต่นักดาราศาสตร์ก็ไม่ทราบว่าเป็นเพราะอะไร คำอธิบายที่เป็นไปได้มีทั้งเกิดขึ้นจากการชนครั้งใหญ่ที่กำจัดแมนเทิลดาวพุธส่วนหนึ่งออกไป หรือแมนเทิลส่วนหนึ่งของดาวพุธอาจจะระเหยไปเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงของดาวเคราะห์ ที่น่าประหลาดใจก็คือ เพิ่งได้พบดาวเคราะห์นอกระบบที่มีคุณลักษณะคล้ายกันที่เรียกว่า ซุปเปอร์ดาวพุธ เมื่อเร็วๆ นี้

     Barros กล่าวว่า เป็นครั้งแรกที่เราได้พบระบบที่มีซุปเปอร์ดาวพุธสองดวง นี่ช่วยให้เราได้เงื่อนงำว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ก่อตัวได้อย่างไร ซึ่งจะช่วยเราให้ตัดความน่าจะเป็นบางส่วนทิ้งไปได้ ยกตัวอย่างเช่น ถ้าการชนมีขนาดใหญ่มากพอที่จะสร้างซุปเปอร์ดาวพุธ ก็เป็นไปไม่ได้อย่างยิ่งแล้ว การชนครั้งใหญ่ 2 ครั้งในระบบเดียวกันดูจะเป็นไปไม่ได้อย่างมาก เรายังคงไม่ทราบว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ก่อตัวได้อย่างไร แต่มันก็ดูเหมือนจะเชื่อมโยงกับคุณสมบัติของดาวฤกษ์แม่เอง ระบบแห่งใหม่นี้ช่วยเราตอบคำถาม

กล้องมุมกว้างบนยาน MESSENGER ถ่ายภาพดาวพุธ    

     Olivier Demangeon สมาชิกทีมจาก IA & DFA-FCUP กล่าวว่า การเข้าใจว่าซุปเปอร์ดาวพุธทั้งสองนี้ก่อตัวอย่างไร จะต้องจำแนกองค์ประกอบของดาวเคราะห์เหล่านี้ให้ได้ ซึ่งน่าจะบอกได้คร่าวๆ จากการคำนวณความหนาแน่นของดาวเคราะห์ โดยใช้ข้อมูลจากทั้งวิธีการความเร็วแนวสายตา และการผ่านหน้า(transit method) ข้อมูลการผ่านหน้าจะบอกว่า แสงของดาวฤกษ์แม่ถูกดาวเคราะห์กั้นไว้มากน้อยแค่ไหน ซึ่งจะบอกขนาดทางกายภาพ ในขณะที่ข้อมูลความเร็วแนวสายตาจะบอกถึงแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อดาวฤกษ์แม่ ซึ่งจะให้ค่ามวล แล้วนำค่าที่ได้มาคำนวณความหนาแน่น

     เนื่องจากดาวเคราะห์เหล่านี้มีรัศมีที่เล็กกว่าโลก เครื่องมือในปัจจุบันไม่ได้มีความไวพอที่จะตรวจสอบองค์ประกอบพื้นผิวของพวกมัน หรือการมีอยู่และองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศที่อาจจะมี กล้องรุ่นต่อไปอย่าง ELT(Extremely Large Telescope) และสเปคโตรกราฟความละเอียดสูงของกล้องนี้ ANDES7 จะให้ทั้งความไวและความแม่นยำเพื่อบรรลุถึงการสำรวจเหล่านั้น แต่เป้าหมายสุดท้ายจริงๆ ก็คือ การค้นหาโลกอื่นๆ การมีชั้นบรรยากาศให้เรามีแง่มุมสู่การก่อตัวและวิวัฒนาการของระบบ และยังมีนัยยะต่อความสามารถในการเอื้ออาศัยได้ของดาวเคราะห์ ฉันอยากจะขยับขยายการศึกษาประเภทนี้ออกไปสู่ดาวเคราะห์คาบยาวขึ้น ซึ่งน่าจะมีอุณหภูมิที่เป็นมิตรมากกว่า Barros กล่าว

แหล่งข่าว phys.org : two rare super-Mercuries discovered in the same star system
                sciencealert.com : 2 incredibly rare exoplanets could give us insights about a planet close to home