การก่อตัวดาวเคราะห์แบบแซนวิช

 

ภาพจากศิลปินบอกเล่าว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กสามารถก่อตัวโดยมีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กว่าสองดวงประกบข้างได้อย่างไร

      นักวิทยาศาสตร์ได้พบหนทางใหม่ที่ไม่ปกติในการก่อตัวดาวเคราะห์ขนาดเล็ก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอร์วิคสำรวจสภาพแวดล้อมการกำเนิดของดาวเคราะห์ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เป็นก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์ที่ใจกลาง ซึ่งเรียกกันว่าชื่อว่า ดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์(protoplanetary disk)

     พวกเขาได้พบวิธีการใหม่ในการก่อตัวดาวเคราะห์ในพื้นที่นี้ซึ่งยังไม่เคยเอ่ยถึงในงานวิจัยก่อนหน้านี้เลย งานวิจัยนี้เผยแพร่ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society และนำเสนอในการประชุมดาราศาสตร์แห่งชาติ ซึ่งเริ่มเมื่อวันที่ 3 กรกฎาคมที่คาร์ดิฟฟ์ สหราชอาณาจักร ทีมได้แสดงว่าดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ 2 ดวงในดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์สามารถเบิกทางสู่การกำเนิดดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่า ที่คั่นอยู่ระหว่างพวกมันได้อย่างไร ซึ่งนักวิจัยเรียกว่า การก่อตัวดาวเคราะห์แบบแซนวิช(sandwiched planet formation)

      เหตุผลก็คือ ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ 2 ดวงได้จำกัดการไหลของฝุ่น นี่หมายความว่า ปริมาณของฝุ่นที่ดาวทั้งสองรวบรวมไว้จะลดลง เมื่อเทียบกับปริมาณฝุ่นถ้าไม่มีดาวเคราะห์วงนอกอยู่ ถ้าฝุ่นเหล่านี้ต่อมาพัฒนาก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ดวงกลางที่ได้น่าจะมีขนาดเล็กกว่าดาวฤกษ์สองดวงที่ขนาบข้าง เหมือนกับไส้ของแซนวิช

     ในขณะที่ยังต้องทำการวิจัยเพิ่มเติมกับทฤษฎีนี้ แต่มันก็แสดงหนทางในการก่อตัวดาวเคราะห์ขนาดเล็กกอย่างดาวอังคารและยูเรนัส ซึ่งแต่ละดวงก็ถูกขนาบด้วยดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กว่า

     Farzana Meru รองศาสตราจารย์ จากแผนกฟิสิกส์ ที่มหาวิทยาลัยวอร์วิค กล่าวว่า ในทศวรรษที่ผ่านมานี้ การสำรวจได้เผยให้เห็นว่ามีวงแหวนและช่องว่างปรากฏอยู่ในดิสก์กำเนิดดาวเคราะห์ ช่องว่างเป็นสถานที่ที่เราคาดว่าจะมีดาวเคราะห์อยู่ และเราทราบจากทฤษฎีว่าดาวเคราะห์เป็นสาเหตุให้วงแหวนฝุ่นก่อตัวขึ้นเลยจากตำแหน่งของดาวเคราะห์ออกไป แต่สิ่งที่เกิดขึ้นจริงๆ ในวงแหวนเหล่านั้นได้สร้างคำถามสำคัญ

     ทีมได้สำรวจระบบดาว 17 แห่งที่ทราบมวลและรัศมีดาวเคราะห์ด้วยความแม่นยำสูงพอ เพื่อทดสอบทฤษฎีนี้ มี 6 ระบบที่ดูเหมือนจะสอดคล้องกับทฤษฎีแซนวิช แม้ว่าจะยังอยู่ในช่วงต้นเกินกว่าจะระบุได้

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา

     ในการศึกษาของเรา เราเสนอว่าวงแหวนเป็นพื้นที่ที่มีการก่อตัวดาวเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าเป็นดาวเคราะห์ที่ถูกขนาบข้างกำลังก่อตัวในวงแหวน นี่มีความแตกต่างอย่างมากจากมุมมองการก่อตัวดาวเคราะห์แบบเดิม ซึ่งเราเคยคาดว่าดาวเคราะห์จะก่อตัวขึ้นอย่างเป็นลำดับจากภายในออกนอกในดิสก์ และจะยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เมื่อขยับไกลออกไป สิ่งที่น่าสนใจเช่นกันก็คือ มีตัวอย่างว่าเราได้พบจากการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งแสดงถึงสถาปัตยกรรมดาวเคราะห์ที่ถูกขนาบ เมื่อดาวเคราะห์ดวงกลางมีขนาดเล็กกว่าเพื่อนบ้านทั้งสองข้าง และพบระบบลักษณะนี้ในสัดส่วนพอสมควรด้วย

     เพิ่งมีการปฏิวัติองค์ความรู้แขนงวิชาการก่อตัวดาวเคราะห์เมื่อเร็วๆ นี้ เมื่อปรากฏภาพความละเอียดสูงแสดงดิสก์ที่กำลังก่อตัวดาวเคราะห์จากกล้องโทรทรรศน์ใหม่ๆ เช่น ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)ได้เริ่มสำรวจท้องฟ้า ภาพเหล่านี้ช่วยให้เราพบเงื่อนงำว่าดาวเคราะห์ก่อตัวและพัฒนาตัวอย่างไร เป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่ได้อยู่ที่หัวแถวในงานวิจัยนี้

แหล่งข่าว phys.org : “sandwich” discovery offers new explanation for planet formation
                space.com : cosmic “sandwich” theory could explain how smaller planets are formed
                iflscience.com : small planet may form “like a sandwich”, according to unusual new method    

ดาวเคราะห์ที่สะท้อนแสงแวววาว

 

ภาพจากศิลปินแสดงดาวเคราะห์นอกระบบ LTT-9779b(ขวา) โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ของมัน(ซ้าย) ซีกโลกของดาวเคราะห์ด้านที่หันเข้าหาดาวฤกษ์จะสว่างวับ ดาวเคราะห์มีขนาดพอๆ กับเนปจูนและสะท้อนแสงดาวออกมา 80% ทำให้มันเป็นกระจกที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบในเอกภพ

     ดาวเคราะห์นอกระบบที่สว่างโชนที่สุดเท่าที่เคยพบในกาแลคซีของเรามีเมฆที่เป็นแก้วและไทเทเนียม ดาวเคราะห์ซึ่งมีชื่อว่า LTT-9779b อยู่ห่างออกไป 263 ปีแสง และมันลุกโชนอย่างมากจนแทบจะกลายเป็นกระจก สะท้อนแสงมากถึง 80% ที่มาจากแสงของดาวฤกษ์แม่ มันสว่างกว่าดาวศุกร์ซึ่งปกคลุมด้วยเมฆทึบมีความสว่างสูงมาก ซึ่งสะท้อนแสงอาทิตย์ออกมาราว 75%

     และนี่ยังไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด พิภพขนาดพอๆ กับเนปจูนแห่งนี้ ยังร้อนระอุ โดยมีอูณหภูมิเกือบ 2000 องศาเซลเซียส ซึ่งร้อนที่สุดเท่าที่เคยพบบนดาวเคราะห์ใดๆ ในชนิดนี้ James Jenkins นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยดีโก ปอร์ตาเลส ในชิลี กล่าวว่า ลองจินตนาการถึงพิภพที่ลุกไหม้ร้อน อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่ของมัน โดยมีเมฆทึบที่เป็นโลหะล่องลอย และมีหยาดฝนเป็นหยดไทเทเนียมขนาดเล็ก

      การค้นพบที่น่าทึ่งนี้เกิดขึ้นจากปฏิบัติการ CHEOPS(Characterising Exoplanet Satellite) ของอีซา ดาวเคราะห์ถูกพบครั้งแรกในปี 2020 และแจกแจงวงโคจรของมันโดยเครื่องมืออื่น แต่คีออปส์ใช้เวลานานกว่าและตรวจสอบละเอียดมากกว่าเมื่อให้ได้ชุดข้อมูลรายละเอียดสูงที่เรียกกันว่ากราฟเสี้ยว(phase curve)

     เมื่อดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์แม่ ปริมาณแสงที่เปล่งออกจากทั้งระบบจะเปลี่ยนแปลง เมื่อดาวเคราะห์อยู่หน้าดาวฤกษ์ แสงจากดาวฤกษ์จะหรี่ลง แต่แสงก็ยังหรี่ลงได้เมื่อดาวเคราะห์ซ่อนอยู่ด้านหลังดาวฤกษ์แม่ นั้นเป็นเพราะเมื่อดาวเคราะห์อยู่ที่แต่ละด้าน แสงที่มันเปล่งและสะท้อนออกมาจะเพิ่มเติมไปในแสงรวมของระบบ

ไดอะแกรมแสดงการเปลี่ยนแปลงแสงของดาวฤกษ์เมื่อดาวเคราะห์โคจรไปรอบๆ  

     นักดาราศาสตร์สามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อสกัดว่าดาวเคราะห์นอกระบบเปล่งแสงออกมามากแค่ไหน เมื่อลบแสงที่เปล่งออกมาโดยความร้อนออกไป ซึ่งจะทำให้นักวิจัยได้ค่าความสามารถในสะท้อนแสงของ LTT-9779b เป็นการตรวจสอบค่าอัลบีโด(albedo) โลกเมื่อเทียบแล้ว มีอัลบีโด 0.3 ก็คือ สะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ออกมา 30% ส่วนดาวศุกร์มีอัลบีโดที่ 0.75

     อย่างไรก็ตาม ชั้นบรรยากาศของ LTT-9779b นั้นแปลกประหลาด ที่อุณหภูมิที่ร้อนระอุนี้ โดยปกติ ชั้นบรรยากาศใดๆ ที่มีน่าจะระเหยไปหมด แม้แต่ชั้นบรรยากาศที่เป็นเมฆกระจกและโลหะ นักวิจัยพบว่าถ้ามีเมฆเหล่านี้ปรากฏอยู่ วัสดุสารบนดาวเคราะห์ก็น่าจะมีสภาพอิ่มตัวยิ่งยวด(oversaturation)

      เพื่อที่จะทำให้ห้องอาบน้ำเป็นหมอกไอ คุณอาจจะทำให้อากาศเย็นลงกระทั่งไอน้ำควบแน่น หรือคุณจะปล่อยให้น้ำร้อนไหลไปเรื่อยๆ จนกว่าจะมีกลุ่มไอก่อตัวขึ้นเพราะอากาศนั้นอิ่มตัวไปด้วยไอน้ำอย่างยิ่งยวด จนอากาศเก็บไอน้ำไว้ไม่อยู่แล้ว Vivien Parmentier นักดาราศาสตร์ที่หอสังเกตการณ์ โค้ต ดาซูร์ ในฝรั่งเศส กล่าว คล้ายๆ กันนี้ LTT-9779b ก็ก่อตัวเมฆโลหะได้แม้จะร้อนมาก ก็เพราะชั้นบรรยากาศเต็มไปด้วยไอโลหะและซิลิเกตอย่างอิ่มตัวยิ่งยวด

     แม้กระนั้น นักดาราศาสตร์ก็บอกว่าจากแบบจำลอง ดาวเคราะห์ไม่น่าจะมีอยู่ มันมีมวล 29 เท่าและรัศมี 4.7 เท่าของโลก(ราว 1.2 เท่าเนปจูน) และมันวิ่งไปรอบๆ ดาวฤกษ์แม่ที่คล้ายดวงอาทิตย์ ในวงโคจรที่เร็วถึง 19 ชั่วโมง นี่ทำให้มันตกอยู่ในช่วงทะเลทรายเนปจูนร้อน(hot Neptune desert) เราได้พบพิภพลักษณะคล้ายๆ กันนี้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น เนื่องจากเนปจูนร้อนไม่อาจอยู่รอดจากการอาบรังสีเอกซ์และอุลตราไวโอเลตจากดาวฤกษ์แม่ไปได้นานและน่าจะถูกเป่าชั้นบรรยากาศหายไปเหลือไว้แต่แกนกลางที่เป็นหินขนาดพอๆ กับโลก

     การศึกษาก่อนหน้านี้ได้แสดงว่าแรงโน้มถ่วงที่สูงอาจจะช่วยให้ LTT-9779b รักษาชั้นบรรยากาศของมันจากการแผ่รังสีของดาวฤกษ์แม่ได้ แต่การค้นพบใหม่บอกถึงกลไกการรักษาชั้นบรรยากาศแบบที่สอง

อินโฟกราฟฟิคแสดงการสำรวจ LTT-9779b โดยปฏิบัตการคีออปส์

     Sergio Hoyer นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ห้องทดลองดาราศาสตร์ฟิสิกส์มาร์กเซย์ ในฝรั่งเศส อธิบายว่า เราเชื่อว่าเมฆโลหะเหล่านี้ช่วยให้ดาวเคราะห์อยู่รอดในทะเลทรายเนปจูนร้อนได้ เมฆสะท้อนแสงและหยุดดาวเคราะห์ไม่ให้ร้อนเกินไปและระเหยตัวมันเอง ในขณะเดียวกัน การมีโลหะในปริมาณสูงก็ทำให้ดาวเคราะห์และชั้นบรรยากาศของมันหนักอึ้งและเป่าหายได้ยากขึ้น งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics

แหล่งข่าว sciencealert.com : bizarre shiny planet that “shouldn’t exist” gleams like a mirror in space
                iflscience.com : shiniest planet ever discovered is the largest known “mirror” in the universe  

fastest runaway stars

 

ภาพจากศิลปินแสดงซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์หนึ่งซึ่งผลักดาวแคระขาวดวงหนึ่งออกมา

     การค้นพบดาวที่วิ่งหนี(runaway star) เพิ่มอีกหกดวงในทางช้างเผือก ได้พบดาววิ่งหนีที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยพบมาด้วย ในความเป็นจริง มีสองดวงในนี้ที่มีความเร็วจนเป็นสถิติ โดยมีความเร็วแนวสายตาเทียบกับดวงอาทิตย์(heliocentric radial velocity) เร็วกว่าดาววิ่งหนีใดๆ ที่เคยพบมา

     ดาว J1235 มีความเร็วที่ 1694 กิโลเมตรต่อวินาที ส่วน J0927 กลับเร็วถึง 2285 กิโลเมตรต่อวินาที แต่วัตถุที่เพิ่งค้นพบใหม่อีก 4 ดวงก็ยังเป็นดาวที่มีความเร็วสูงผิดปกติ(hypervelocity stars) ซึ่งเป็นดาวที่เดินทางด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วหลุดพ้น(escape velocity) ของทางช้างเผือก

     และตามที่ทีมที่นำโดย Kareem El-Badry นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศูนย์ฮาวาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ บอกว่า ทั้งสี่ดวงน่าจะเป็นผลจากการระเบิดซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ ซึ่งเป็นการระเบิดที่เป็นเทียนมาตรฐาน(standard candles) ที่เราใช้ตรวจสอบเอกภพ นักวิจัยบอกว่า ดาวเหล่านี้ช่วยในการคำนวณอัตราที่ดาวความเร็วสูงผิดปกติเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นเสียใหม่ และพบว่าสอดคล้องกับอัตราการเกิดซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอที่เคยประเมินไว้ การค้นพบเผยแพร่ในรายงานในOpen Journal of Astrophysics และออนไลน์ใน arXiv ประชากรดาววิ่งหนีมวลต่ำที่สลัวกว่ายังรอคอยการค้นพบอีกมากมาย นักวิจัยเขียนไว้

พัลซาร์ J0002 วิ่งหนีออกจากซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์หนึ่งด้วยความเร็ว 1130 กิโลเมตรต่อวินาที

     ทุกๆ ครั้งที่ดาวฤกษ์ระเบิด แรงจากการทำลายตัวเองอาจผลักสิ่งใดก็ตามที่หลงเหลืออยู่ออกสู่อวกาศด้วยความเร็วสูง คิดกันว่าดาวความเร็วสูงผิดปกติเป็นผลิตผลจากซุปเปอร์โนวาชนิดที่จำเพาะ ซึ่งทำให้ดาวถูกผลักด้วยแรงที่รุนแรงกว่าที่ควร เป็นสิ่งที่เรียกว่าซุปเปอร์โนวาดีซิกซ์(D6; dynamically driven double-degenerate double-detonation) ซึ่งมีลำดับเหตุการณ์เริ่มต้นเมื่อมีดาวแคระขาวคู่หนึ่งในระบบดาวคู่ พวกมันเป็นซากแกนกลางของดาวฤกษ์มวลต่ำไม่เกิน 8 เท่ามวลดวงอาทิตย์ ซึ่งปราศจากวัตถุดิบในการหลอมนิวเคลียสแล้ว จึงผลักมวลเกือบทั้งหมดของพวกมันออกมา และแกนกลางยุบตัวหนาแน่นและสว่างด้วยความร้อนที่เหลืออยู่ วัตถุนี้เป็นที่รู้จักว่า ดาวเสื่อมถอย(degenerate stars)

     ดาวแคระขาวก็มีขีดจำกัดมวลซึ่งเรียกกันว่า ขีดจำกัดจันทรเสกขา(Chandrasekhar limit) ที่ราว 1.4 เท่ามวลดวงอาทิตย์ ถ้ามีมวลสูงกว่าขีดจำกัดนี้ ดาวจะเริ่มไร้เสถียรภาพระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอ และเพื่อมีมวลใกล้เคียงกับมวลวิกฤติ ดาวแคระขาวจะต้องอยู่ในระบบดาวคู่กับดาวอีกดวงอย่างใกล้ชิดกันมากพอที่แรงโน้มถ่วงของดาวแคระขาวจะเริ่มดึงวัสดุสารออกจากดาวข้างเคียง สะสมมวลเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปก็ขึ้นอยู่กับชนิดของดาวข้างเคียง

      ถ้าดาวแคระขาวดึงวัสดุสารที่เป็นไฮโดรเจนออกมา ก็จะสร้างโนวาคลาสสิค(classical nova) เป็นการระเบิดปฏิกิริยานิวเคลียร์บนพื้นผิวเฉพาะส่วนเ อย่างไรก็ตาม ถ้าดาวข้างเคียงเป็นดาวแคระขาวที่มีชั้นฮีเลียมบนพื้นผิวหนาพอสมควร ดาวตัวต้นเรื่องก็จะดึงฮีเลียมออกมาแทน นี่ทำให้เกิดชั้นฮีเลียมบนพื้นผิวดาวต้นเหตุมากขึ้นเรื่อยๆ จนเมื่อมีความดันและความร้อนสูงมากพอ ก็จะเริ่มหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนอย่างรวดเร็ว นี่เองที่ทำให้เกิดการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ คล้ายกับสิ่งที่เกิดกับไฮโดรเจนในกรณีโนวาคลาสสิค

     แต่การหลอมฮีเลียมบนพื้นผิวจะมีผลอีกอย่างคือ คลื่นกระแทกของมันจะเหนี่ยวนำให้เกิดการระเบิดทำลายล้างระลอกที่สองในแกนกลางของดาวแคระขาว สร้างซุปเปอร์โนวาขึ้นมา จึงกลายเป็น double-degenerate double-detonation และคิดว่าจะส่งดาวข้างเคียง(ที่ไม่ใช่ดวงที่เกิดระเบิดซ้อน) วิ่งออกมาเร็วมาก เกิน 1000 กิโลเมตรต่อวินาที(เทียบกับความเร็วหลุดพ้นทางช้างเผือกที่ 550 กิโลเมตรต่อวินาที) ดาวความเร็วสูงผิดปกติเหล่านี้จึงออกไปในอวกาศอย่างแน่นอน

G299 เป็นซากจากสิ่งที่นักดาราศาสตร์คิดว่าเป็นซุปเปอร์โนวาชนิดหนึ่งเอ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ 4500 ปีก่อน

      แต่เราไม่ทราบว่ามีพวกมันอยู่มากน้อยแค่ไหนข้างนอกนั้น หรือเกิดซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอที่สร้างดาวเหล่านี้ได้บ่อยแค่ไหน ดังนั้น El-Badry และเพื่อนร่วมงานจึงขุดค้นข้อมูลจากการสำรวจของดาวเทียมไกอา ซึ่งเป็นปฏิบัติการที่ทำแผนที่ทางช้างเผือกด้วยความแม่นยำมากที่สุดเท่าที่เคยทำมา รวมถึงตรวจสอบความเร็วเฉพาะ(proper motion) ของดาวเมื่อดาววิ่งไปรอบทางช้างเผือกด้วย

      พวกเขาพบดาวความเร็วสูงผิดปกติ 4 ดวงที่ไม่เคยพบมาก่อนซึ่งมีกำเนิดแบบดีซิกซ์ แม้อาจจะดูไม่มากแต่เมื่อรวมกับที่จำแนกก่อนหน้านี้ 10 ดวงที่มีกำเนิดจากการผลักของซุปเปอร์โนวา ก็ทำให้มีการคำนวณจำนวนของวัตถุเหล่านี้ได้แม่นยำมากขึ้น ในความเป็นจริงแล้ว กาแลคซีของเราควรจะมีดาวความเร็วสูงจำนวนหนึ่งที่มาจากกาแลคซีแห่งอื่นด้วย มีซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอที่สร้างดาวดีซิกซ์ในสัดส่วนพอสมควร กาแลคซีน่าจะยิงดีซิกซ์ออกสู่ห้วงอวกาศระหว่างกาแลคซีมากกว่า 10 ล้านดวง นักวิจัยเขียนไว้

     สิ่งที่น่าสนใจก็คือ น่าจะมีดาวดีซิกซ์สลัวอีกจำนวนมากที่ถูกยิงออกจากกาแลคซีทั้งผองที่อยู่ในละแวกท้องถิ่นของเรา วิ่งผ่านเข้ามาในระบบสุริยะ

     จริงๆ แล้วในทางช้างเผือกยังมีดาวที่มีความเร็วสูงกว่านี้อีก แต่บริบทของพวกมันกลับแตกต่างออกไป ดาวที่โคจรรอบหลุมดำในใจกลางทางช้างเผือก อาจมีความเร็วสูงจนไม่น่าเชื่อ ดวงที่มีความเร็วสูงที่สุดถึง 24,000 กิโลเมตรต่อวินาทีเมื่อมันเหวี่ยงตัวเข้าใกล้หลุมดำในวงโคจรที่ยาวรี อย่างไรก็ตาม พวกมันยังยึดเกาะในวงโคจร และไม่ได้วิ่งจนหลุดออกจากทางช้างเผือกในอนาคตอันใกล้นี้ ยกเว้นแต่จะมีปฏิสัมพันธ์ไตรภาคี(three-body interaction) เกิดขึ้นและดีดมันออกมา

     ก่อนหน้านี้ ดาววิ่งหนีที่มีความเร็วสูงที่สุดเท่าที่เคยพบเป็นดาวแคระดีซิกซ์ในระบบคู่ โดยมีความเร็วราว 2200 กิโลเมตรต่อวินาที ความเร็วแนวสายตาเทียบกับดวงอาทิตย์อยู่ที่ 1200 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วที่เราได้เห็นมัน แต่สำหรับ J0927 และ J1235 นักวิจัยคำนวณว่า ความเร็วโดยรวมจะอยู่ที่ 2753 และ 2670 กิโลเมตรต่อวินาที ตามลำดับ

      อาจมีดาวอีกมากมายที่มีความเร็วมากกว่านั้น แต่ดูเหมือนเราจะพบได้แค่ดาวกลุ่มที่สว่างที่สุดเท่านั้น ซึ่งบอกว่าเรายังหาไม่เจออีกมากมาย การค้นพบใหม่ได้ให้ข้อมูลจำนวนมากในการระบุว่าจะหาพวกมันได้ที่ไหนและอย่างไร ขณะนี้น่าจะมีประชากรดาวความเร็วสูงผิดปกติจำนวนพอสมควรที่มีความเกี่ยวข้องกับซุปเปอร์โนวาเทอร์โมนิวเคลียร์ นักวิจัยเขียนไว้ การจำลองประชากรกลุ่มนี้สุดท้ายจะช่วยบอกถึงอัตราการสร้างดาววิ่งหนีจากเทอร์โมนิวเคลียร์และสัดส่วนของซุปเปอร์โนวาหนึ่งเอ ที่ก่อตัวผ่านช่องทางสสารเสื่อมถอยสองสถาน

     การประเมินอัตราการเกิดดาวดีซิกซ์ของเรานั้นสอดคล้องกับลำดับเหตุการณ์ที่หนึ่งเอสร้างดาวแคระขาววิ่งหนีความเร็วสูงผิดปกติเหล่านี้เกือบทั้งหมด แต่ประชากรกลุ่มที่สำรวจพบก็เต็มไปด้วยพวกนักวิ่งหนีที่มีมวลสูงสุดและสว่างที่สุดเท่านั้น ยังต้องการแบบจำลองวิวัฒนาการดาวดีซิกซ์เพื่อประเมินอัตราการสร้างให้ดีขึ้น

แหล่งข่าว sciencealert.com : scientists detect fastest runaway star ever seen in the Milky Way
                iflscience.com : fastest runaway star in Milky Way discovered moving at 2285 km/s

กล้องเวบบ์สำรวจดาวเสาร์และระบบวงแหวน

 

     ภาพดาวเสาร์อย่างเป็นทางการภาพแรกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ไม่ทำให้ผิดหวัง เมื่อวันที่ 30 มิถุนายน นาซาได้เผยแพร่ภาพจากกล้องเวบบ์ที่แสดงดาวเคราะห์วงแหวนดวงนี้ในแง่มุมใหม่ ภาพซึ่งจับในวันที่ 25 มิถุนายน โดยกล้องอินฟราเรดใกล้
(NIRCam) ของเวบบ์ ทำให้นักวิจัยต้องอึ้งไปแล้ว เจ้าหน้าที่นาซากล่าวในอธิบายภาพ

     ดาวเสาร์เองกลับดูมืดมากๆ ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดใกล้ที่เวบบ์สำรวจนี้ เมื่อก๊าซมีเธนได้ดูดกลืนแสงอาทิตย์เกือบทั้งหมดมาฉายลงบนชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม วงแหวนน้ำแข็งกลับสว่าง ทำให้เกิดลักษณะปรากฏดาวเสาร์ที่ไม่ปกติอย่างที่เห็นในภาพเวบบ์นี้

      ภาพใหม่ที่เพิ่งเผยแพร่จับภาพในช่วงโครงการสำรวจดาวเสาร์ของเวบบ์ที่ยาว 20 ชั่วโมง เราเพิ่งได้แง้มผลจากโครงการนี้เมื่อไม่กี่วันก่อน เป็นภาพดิบที่โพสในฟีดเวบกล้อง เมื่อภาพใหม่โผล่มา การประมวลภาพทำให้พิภพแห่งนี้ดูแตกต่างออกไป ในขณะที่วงแหวนดาวเสาร์ปรากฏเด่นเป็นสง่าในภาพแล้ว ยังเน้นดวงจันทร์เอนเซลาดัส(Enceladus), ไดโอเน่(Dione) และเทธิส(Tethys) ดวงจันทร์สามในหนึ่งร้อยสี่สิบห้าดวงของดาวเสาร์

กล้องเวบบ์สำรวจดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะส่วนนอก

      เอนเซลาดัสนั้นมีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับนักดาราศาสตร์ชีววิทยา เนื่องจากคิดกันว่าดวงจันทร์บริวารดวงนี้มีมหาสมุทรน้ำของเหลวที่ใต้เปลือกน้ำแข็งหนา ดวงจันทร์ยังสาดน้ำจากใต้พื้นผิวบางส่วนออกมาสู่อวกาศผ่านน้ำพุใกล้ขั้วใต้ดวงจันทร์ เป็นการค้นพบครั้งสำคัญโดยยานคาสสินีของนาซา ย้อนกลับไปในปี 2005 และกล้องเวบบ์ก็เพิ่งสำรวจเมื่อเร็วๆ นี้

     นอกเหนือจากที่กล้องเวบบ์ถูกออกแบบมาให้ย้อนเวลา เพื่อให้นักดาราศาสตร์ได้เห็นกาแลคซีและดาวฤกษ์ดวงแรกๆ ในเอกภพ แต่กล้องก็ยังจับภาพวัตถุที่อยู่ใกล้มากกว่าได้ดีด้วยเช่นกัน ก่อนหน้านี้ไม่นาน กล้องเวบบ์เพิ่งจับภาพยูเรนัสและช่วยให้เราได้เห็นดาวพฤหัสฯ และแสงเหนือใต้ที่ขั้วของมัน

 

แหล่งข่าว space.com : Saturn’s rings look gorgeous in 1^st James Webb Space Telescope photo of the gas giant  

พบกรดอมิโนทริปโตเฟนในอวกาศ

 

     ด้วยการใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ นักวิจัยได้พบหลักฐานการมีอยู่ของกรดอะมิโนทริปโตเฟน ในตัวกลางในอวกาศในพื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาวฤกษ์แห่งหนึ่ง งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

     Dr. Susana Iglesias-Groth นักวิจัยจากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งคานารี(IAC) ตรวจพบทริปโตเฟน(tryptophan) ปริมาณสูงในเมฆโมเลกุลเชิงซ้อนเปอร์ซีอุส(perseus molecular complex) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบดาว IC 348 ซึ่งเป็นพื้นที่ก่อตัวดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากโลกออกไป 1 พันปีแสง พื้นที่แห่งนี้โดยปกติมองด้วยตาเปล่าไม่เห็นรวมถึงกล้องโทรทรรศน์ต่างๆ ในช่วงแสงตาเห็น แต่กลับสาดแสงสว่างเมื่อมองในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด

     ทริปโตเฟน เป็นหนึ่งในกรดอะมิโน 20 ชนิดที่จำเป็นต่อชีวิต เพื่อใช้ในการสร้างโปรตีนหลักสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลก และสร้างป่าของเส้นสเปคตรัมในช่วงอินฟราเรด มันจึงเป็นว่าที่สารประกอบที่ถูกสำรวจโดยใช้ฐานข้อมูลสเปคตรัมจากสปิตเซอร์ การวิเคราะห์อินฟราเรดจากพื้นที่ดังกล่าวเผยให้เห็นเส้นเปล่งคลื่น 20 เส้นที่มาจากโมเลกุลทริปโตเฟน อุณหภูมิของกรดอะมิโนอยู่ที่ 7 องศาเซลเซียส ก่อนหน้านี้ Iglesias-Groth เคยพบน้ำและไฮโดรเจนในอุณหภูมิใกล้เคียงกันใน IC 348

กรดอมิโนที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต 20 ชนิด

     การศึกษาได้บอกว่าเส้นเปล่งคลื่นที่เกี่ยวข้องกับทริปโตเฟน ก็อาจจะมีอยู่ในพืนที่ก่อตัวดาวฤกษ์แห่งอื่นๆ ด้วย และพบทริปโตเฟนมีอยู่ทั่วไปในก๊าซและฝุ่นที่ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์จะก่อตัวขึ้น

     กรดอะมิโนพบได้ทั่วไปในอุกกาบาตและปรากฏอยู่ตั้งแต่ช่วงก่อตัวระบบสุริยะ งานวิจัยใหม่น่าจะบ่งชี้ว่าวัตถุดิบที่ใช้สร้างโปรตีนเหล่านี้ ซึ่งเป็นกุญแจสู่การพัฒนาตัวของสิ่งมีชีวิต มีอยู่แล้วในธรรมชาติในพื้นที่ที่ดาวฤกษ์และระบบดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น และอาจจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีในช่วงต้นของระบบดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์อื่นด้วย

     หลักฐานการมีทริปโตเฟนในเมฆเชิงซ้อนเปอร์ซีอุสน่าจะกระตุ้นให้เกิดความพยายามที่จะจำแนกกรดอะมิโนชนิดอื่นๆ ในพื้นที่แห่งนี้ด้วย และในพื้นที่ก่อตัวดาวฤกษ์อื่นๆ Iglesias-Groth กล่าว มีความน่าจะเป็นที่น่าตื่นเต้นมากๆ ที่วัตถุดิบที่ใช้ในการสร้างโปรตีนจะปรากฏอย่างแพร่หลายในก๊าซที่ดาวฤกษ์และดาวเคราะห์จะก่อตัวขึ้นมา มันอาจจะเป็นกุญแจสู่การพัฒนาของสิ่งมีชีวิตในระบบดาวเคราะห์ต่างด้าวเหล่านี้ด้วย

 

แหล่งข่าว phys.org : evidence of the amino acid tryptophan found in space
                iflscience.com : amino acid essential for humans found in interstellar space   

นิวตริโนพลังงานสูงจากภายในทางช้างเผือก

 

ส่วนอื่นๆ ของทางช้างเผือกเมื่อมองจากเลนส์นิวตริโน(สีฟ้า) ในภาพจากศิลปินนี้

     นักดาราศาสตร์ได้ตรวจพบนิวตริโนพลังงานสุงที่มาจากภายในกาแลคซีทางช้างเผือกของเราเอง ซึ่งอาจจะเปิดหน้าต่างบานใหม่ที่น่าตื่นเต้นสู่งานวิจัยใหม่ๆ ได้

     นิวตริโน(neutrinos) เป็นอนุภาคที่ตรวจจับได้ยากมากๆ เนื่องจากพวกมันชนกับอะตอมได้ยาก ตะกั่วที่มีความยาวระดับหนึ่งปีแสงยังหยุดนิวตริโนได้เพียงครึ่งหนึ่งเท่านั้น ซึ่งอธิบายว่าเพราะเหตุใดพวกมันจึงถูกเรียกว่า อนุภาคผี(ghost particles) นิวตริโนถูกสร้างจากการสลายตัวกัมมันตรังสี เช่นในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือเมื่อมีอนุภาคที่มีพลังงานสูงมากชนกับอะตอม ในชนิดหลังนี้เองที่มีระดับพลังงานสูงหลายล้านจนถึงหลายพันล้านเท่าของนิวตริโนที่สร้างจากปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียร์ที่ให้พลังงานแก่ดาวฤกษ์

     เป็นที่ทราบว่านิวตริโนพลังงานสูงมีกำเนิดจากกาแลคซีที่อยู่นอกทางช้างเผือกออกไป แต่นักวิจัยก็สงสัยมานานแล้วว่ากาแลคซีของเราเองก็น่าจะเป็นแหล่งนิวตริโนพลังงานสูงด้วยเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น เมื่อรังสีคอสมิค(cosmic rays) ซึ่งเป็นโปรตอนและนิวเคลียสของอะตอม ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เข้าชนกับฝุ่นและก๊าซในกาแลคซี พวกมันจะสร้างทั้งรังสีแกมมาและนิวตริโนพลังงานสูงออกมา งานวิจัยก่อนหน้านี้ได้ตรวจพบรังสีแกมมาจากระนาบของทางช้างเผือก ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงคาดหวังว่าจะพบนิวตริโนพลังงานสูงจากระนาบนี้ด้วยเช่นกัน

IceCube Neutrino Observatory

      ซึ่งก็มีเงื่อนงำบอกใบ้การเปล่งอนุภาคลักษณะนี้ แต่ยังไม่สามารถยืนยันได้จนถึงบัดนี้ การศึกษาใหม่พิจารณาอีกทาง โดยใช้หอสังเกตการณ์นิวตริโนไอซ์คิวป์(IceCube Neutrino Observatory) ที่สถานีขั้วโลกใต้อะมุนด์เซน-สก๊อตต์ เครื่องตรวจจับขนาดมหึมาฝังตัวอยู่ในน้ำแข็งขนาด 1 พันล้านตัน(กิกะตัน) ทำให้มันเป็นเครื่องตรวจจับนิวตริโนระดับกิกะตันเครื่องแรกที่เคยสร้างมา

     ไอซ์คิวป์ฝังอยู่ในน้ำแข็งของทวีปแอนตาร์ติกาขนาด 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร มีเซนเซอร์จับภาพมากกว่า 5000 ตัว อุปกรณ์เหล่านี้เฝ้าดูแสงวาบอันเป็นอัตลักษณ์ที่เป็นผลจากโอกาสที่พบได้ยากเมื่อนิวตริโนชนกับอะตอม ทีมวิจัยมุ่งเป้าไปที่ระนาบทางช้างเผือก ซึ่งเป็นพื้นที่ที่หนาแน่นในกาแลคซีซึ่งอยู่ตามแนวศูนย์สูตรของทางช้างเผือก พวกเขาศึกษาข้อมูลไอซ์คิวป์ตลอด 10 ปี วิเคราะห์นิวตริโน 6 หมื่นกรณี ซึ่งมากกว่าการตรวจสอบนิวตริโนจากระนาบกาแลคซีก่อนหน้านี้ 30 เท่า นิวตริโนจำนวนนี้มาจากการเปรียบเทียบกับแผนที่ทำนายตำแหน่งในกาแลคซีที่น่าจะพบนิวตริโน

ภาพทางช้างเผือกจากผู้นำสารหลายๆ ทาง มุ่งเป้าไปที่ใจกลางกาแลคซี แต่ละช่องแสดงระนาบกาแลคซีในช่วงบวกลบ 15 องศาละติจูดกาแลคซี โดยแต่ละช่องมีสเกลสีของตัวเอง จากบนลงล่างคือ 1) ภาพจากช่วงตาเห็นซึ่งถูกปิดบังด้วยเมฆก๊าซและฝุ่นไว้บางส่วน 2)ระดับรังสีแกมมาตามที่เห็นจากการสำรวจเฟอร์มี่ 3)การทำนายการเปล่งนิวตริโนเพื่อให้สอดคล้องกับช่อง 2 4) ผลการทำนายจากช่อง 3 พร้อมกับที่สำรวจโดยไอซ์คิวป์   

     นี่เป็นเรื่องยากกว่าที่ฟัง เนื่องจากมีนิวตริโนพื้นหลังซึ่งเกิดจากรังสีคอสมิคชนกับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศโลกเองก็อาจพรางตัวเป็นนิวตริโนจากระยะที่ไกลกว่าได้ เพื่อเอาชนะความท้าทายนี้ นักวิจัยใช้เทคโนโลจีปัญญาประดิษฐ์เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลไอซ์คิวป์ นี่ช่วยกลั่นกรองนิวตริโนจากชั้นบรรยากาศออกไป ซึ่งนิวตริโนที่เกิดขึ้นจากกรณีนี้ดูจะสร้างอนุภาคอื่นให้ไอซ์คิวป์ตรวจจับได้เช่นกัน งานวิจัยนี้จำแนกนิวตริโนพลังงานสูงที่น่าจะมาจากระนาบกาแลคซีทางช้างเผือก

     การสำรวจนิวตริโนพลังงานสูงได้เปิดหน้าต่างบานใหม่เอี่ยมเพื่อศึกษาคุณสมบัติของกาแลคซีบ้านเกิดของเราเอง Mirco Hünnefeld ผู้เขียนร่วมการศึกษา นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์อนุภาคที่มหาวิทยาลัยเทคนิค(TU) ดอร์ทมุนด์ ในเจอรมนี กล่าว ผมคิดว่ามันน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นแขนงดาราศาสตร์นิวตริโนที่ยังมีอายุน้อยได้พัฒนาแบบก้าวกระโดดเช่นนี้ ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษเพื่อวางแผนการกล้องโทรทรรศน์นิวตริโนอย่างไอซ์คิวป์นี้ และก็เพิ่งไม่กี่ปีหลังนี้เองที่เราได้เห็นการสำรวจมากมาย ซึ่งรวมถึงหลักฐานแหล่งนิวตริโนนอกทางช้างเผือกเป็นครั้งแรกด้วย

ภาพทางช้างเผือก ภาพบนในช่วงแสงที่ตาเห็น และภาพล่างเมื่อตรวจสอบนิวตริโน

     ขณะนี้ ด้วยผลสรุปเหล่านี้ เราได้บรรลุถึงหลักชัยใหม่ในแขนงดาราศาสตร์นิวตริโน แม้ว่าการค้นพบจะบอกว่านิวตริโนที่เพิ่งพบใหม่มาจากในทางช้างเผือก แต่ไอซ์คิวป์ในขณะนี้ก็ไม่ได้มีความไวมากพอที่จะระบุแหล่งที่มาได้ นิวตริโนอาจโผล่มาแบบกระจัดกระจาย หรือมีจำนวนหนึ่งที่อาจมาจากจุดที่จำเพาะบนท้องฟ้าก็ได้ Hünnefeld กล่าว สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับการค้นพบเหล่านี้ก็คือ เมื่อเทียบกับโฟตอนแล้ว การสร้างนิวตริโนในกาแลคซีสว่างน้อยกว่านิวตริโนจากนอกกาแลคซี

     ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ไอซ์คิวป์จะได้อัพเกรดเซนเซอร์ ซึ่งจะเพิ่มความไวของมัน ช่วยให้เราได้ภาพทางช้างเผือกจากนิวตริโนที่ชัดเจนมากขึ้น ในอนาคตอันใกล้ Hünnefeld กล่าว การตอบคำถามเหล่านี้จะมีนัยสำคัญต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับรังสีคอสมิคและแหล่งที่มาของพวกมัน และยังรวมถึงคุณสมบัติโดยรวมของทางช้างเผือกเอง นักวิทยาศาสตร์เผยแพร่การค้นพบออนไลน์วันที่ 29 มิถุนายน ในวารสาร Science

แหล่งข่าว space.com - scientists find “ghost particles” spewing from our Milky Way galaxy in landmark discovery  
                phys.org - first “ghost particle” image of Milky Way galaxy captured by scientists: neutrinos detected by IceCube