ระบบดาวเคราะห์สี่แบบ

 

      ในระบบสุริยะของเรา ทุกๆ สิ่งดูจะเรียงตามลำดับ โดยมีดาวเคราะห์หินขนาดเล็กอย่าง ดาวศุกร์, โลกหรือดาวอังคาร โคจรอยู่ค่อนข้างใกล้กับดวงอาทิตย์ ส่วนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ทั้งก๊าซยักษ์และน้ำแข็งยักษ์ เช่น ดาวพฤหัสฯ, ดาวเสาร์ หรือเนปจูน กลับอยู่ในวงโคจรที่กว้างรอบๆ ดวงอาทิตย์

      ในการศึกษาสองงานที่เผยแพร่ในวารสาร Astronomy & Astrophysics นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งเบิร์น และมหาวิทยาลัยแห่งเจนีวา และ NCCR PlanetS ได้แสดงว่าในมุมมองของพวกเขา ระบบดาวเคราะห์ของเรานั้นค่อนข้างเป็นอัตลักษณ์ มีงานวิจัยอีกชิ้นใน Nature Astronomy โดย Luca Maltagliati ก็ถกเกี่ยวกับรายงานทั้งสองฉบับนี้

      Lokesh Mishra ผู้เขียนหลักการศึกษา นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเบิร์นและเจนีวา และ NCCR Planets กล่าวว่า เมื่อสิบกว่าปีก่อน นักดาราศาสตร์ก็สังเกตได้จากการสำรวจของกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์ว่า ดาวเคราะห์ในระบบแห่งอื่นมักจะดูคล้ายกับเพื่อนบ้านที่เรียงต่อๆ กันมาทั้งขนาดและมวล เหมือนกันอย่างกะแกะ(pea-in-a-pod) แต่เป็นเวลานานที่ไม่แน่ชัดว่าการค้นพบเหล่านี้เกิดขึ้นเนื่องจากข้อจำกัดในวิธีการสำรวจหรือไม่

     เป็นไปไม่ได้เลยที่จะบอกว่าดาวเคราะห์ในระบบแต่ละแห่งมีความคล้ายคลึงมากพอที่จะจัดอยู่ในกลุ่มระบบ pea in a pod หรือพวกมันค่อนข้างแตกต่างกัน เหมือนกับระบบสุริยะของเรา Mishra กล่าว ดังนั้น นักวิจัยจึงพัฒนากรอบงานเพื่อตรวจสอบความแตกต่างและความคล้ายคลึงระหว่างดาวเคราะห์ในระบบแห่งเดียวกัน และเพื่อจะทำเช่นนั้น ก็ได้พบว่ามีโครงสร้างไม่เพียงแค่ 2 ชนิดแต่ถึง 4 ชนิด

     เราเรียกระบบดาวเคราะห์ทั้งสี่ดังนี้คือ คล้ายคลึง(similar), เรียงลำดับ(ordered), เรียงกลับลำดับ(anti-ordered) และคละผสม(mixed) Mishra กล่าว ระบบดาวเคราะห์ที่มีมวลดาวเคราะห์เพื่อนบ้านใกล้เคียงกันและกัน จะมีสถาปัตยกรรมแบบคล้ายคลึง ส่วนระบบที่เรียงลำดับ ก็คือ มวลของดาวเคราะห์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นตามระยะทางจากดาวฤกษ์ เหมือนกับระบบสุริยะของเรา

      แต่ในทางตรงกันข้าม มวลของดาวเคราะห์อาจจะลดลงตามระยะทางจากดาวฤกษ์ ในกรณีระบบเรียงกลับลำดับ และระบบแบบคละผสมก็เมื่อมวลของดาวเคราะห์ในระบบ แปรผันระหว่างดาวเคราะห์ดวงหนึ่งกับอีกดวงหนึ่ง Yann Alibert ศาสตราจารย์สาขาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ที่มหาวิทยาลัยเบิร์น และ NCCR PlanetS ผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าวว่า กรอบงานนี้ยังสามารถปรับใช้กับการตรวจสอบอื่นๆ เช่น รัศมี, ความหนาแน่น หรือสัดส่วนของน้ำ

     ขณะนี้ จึงเป็นครั้งแรกที่เรามีเครื่องมือเพื่อศึกษาระบบดาวเคราะห์โดยรวม และเปรียบเทียบพวกมันกับระบบแห่งอื่น แต่การค้นพบนี้ยังสร้างคำถามว่า สถาปัตยกรรมระบบดาวเคราะห์แบบใดพบได้บ่อยที่สุด? ปัจจัยอะไรที่ควบคุมการอุบัติของระบบแต่ละชนิด? ปัจจัยอะไรที่ไม่แสดงบทบาท? บางส่วน นักวิจัยก็พอจะตอบได้

     ผลสรุปของเราแสดงว่าระบบดาวเคราะห์แบบคล้ายกันเป็นชนิดที่พบได้บ่อยที่สุด มีระบบประมาณ 8 จาก 10 ระบบที่มีสถาปัตยกรรมแบบคล้ายคลึง Mishra กล่าว นี่ยังอธิบายว่าเพราะเหตุใด หลักฐานของสถาปัตยกรรมนี้จึงพบได้ตั้งแต่ช่วงไม่กี่เดือนแรกของปฏิบัติการเคปเลอร์ สิ่งที่สร้างความประหลาดใจให้กับทีมก็คือ แบบเรียงลำดับ ซึ่งก็เป็นแบบที่ระบบสุริยะของเราเป็น ดูจะเป็นชนิดที่หาได้ยากที่สุด

     Mishra บอกว่า มีข้อบ่งชี้ว่าทั้งมวลของดิสก์ก๊าซและฝุ่น จากที่ดาวเคราะห์อุบัติขึ้น กับปริมาณของธาตุหนักในดาวก็แสดงบทบาท จากดิสก์ที่มีมวลค่อนข้างต่ำและมีขนาดเล็ก และดาวที่มีธาตุหนักจำนวนเล็กน้อย ระบบแบบคล้ายคลึงจะเกิดขึ้น ส่วน ดิสก์มวลสูงที่มีขนาดใหญ่กับดาวที่มีโลหะหนักจำนวนมาก จะให้กำเนิดระบบที่เป็นเรียงลำดับ และกลับลำดับ

     ส่วนระบบแบบคละผสมกำเนิดจากดิสก์ขนาดกลาง ปฏิสัมพันธ์พลวัตระหว่างดาวเคราะห์ เช่น การชน หรือการผลัก ส่งอิทธิพลต่อสถาปัตยกรรมสุดท้ายของระบบ Mishra อธิบาย ความคาดหวังที่น่าสนใจจากผลสรุปเหล่านี้ก็คือ มันเชื่อมโยงกับสภาวะเริ่มต้นของการก่อตัวดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ เข้ากับคุณสมบัติที่ตรวจสอบได้ กลายเป็นสถาปัตยกรรมของระบบดาวเคราะห์

      วิวัฒนาการหลายพันล้านปีที่คั่นอยู่ จึงเป็นครั้งแรกที่เราประสบความสำเร็จในการเชื่อมช่องว่างขนาดมโหฬารเหล่านี้ และทำการทำนายที่ทดสอบได้ จึงน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นว่าจะให้อะไรออกมา Alibert สรุป

 

แหล่งข่าว phys.org : four classes of planetary systems