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