แสงเรืองร้อนจากดาวเคราะห์สองดวงที่ชนกัน

 

แบบจำลองเสมือนจริงแสดงดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์สองดวงกำลังชนกัน

     นักดาราศาสตร์ได้พบพิภพทารกสองดวงที่ชนกันรอบๆ ดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์อายุน้อยดวงหนึ่ง ซึ่งอยู่ไกลออกไปมากกว่า 1800 ปีแสงในกลุ่มดาว (Puppis) การชนอาจจะทำให้ดาวเคราะห์ทารกทั้งสองกลายเป็นไอ สร้างกลุ่มเมฆเศษซากก้อนมหึมาที่ยังคงโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ สุดท้ายแล้ว บางทีเมื่อผ่านไปหลายล้านปี กลุ่มเศษซากนี้ก็จะก่อตัวกลายเป็นพิภพแห่งใหม่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น และนักดาราศาสตร์กำลังเฝ้าดูมันอยู่

     การชนกันของดาวเคราะห์ครั้งนี้ได้ให้โอกาสที่หาได้ยากสู่ความวุ่นวายในการก่อตัวดาวเคราะห์ และมันก็ยังให้โอกาสกับกล้องเวบบ์เพื่อศึกษาต่อไป แต่ในตอนแรกนั้น Matthew Kenworthy ผู้นำการศึกษาจากมหาวิทยาลัยไลเดน เนเธอร์แลนด์ส ไม่แน่ใจว่าเขากำลังได้เห็นอะไรกันแน่

     เมื่อเขาสำรวจหาสิ่งอื่นจนในช่วงปลายปี 2021 ก็มีสัญญาณเตือนดาวฤกษ์ที่จางแสงลงดวงหนึ่งที่ดึงดูดความสนใจ ASAS-SN(All Sky Automated Survey for Supernovae) ซึ่งเป็นกลุ่มของกล้องโทรทรรศน์ 24 ตัวที่จับจ้องท้องฟ้า ได้เตือนว่าดาวดวงนี้หรี่แสงลงอย่างฉับพลัน ในอีกหลายเดือนต่อมา ASAS-SN ได้บันทึกความสว่างที่ลดลงอย่างรุนแรงจนแทบจะหายไปก่อนที่ดาวจะกลับคืนสู่ความสว่างปกติของมัน

      เมื่อมีประกาศเตือนในกลุ่ม ASAS-SN ผมก็เริ่มติดตามความสว่างของดาวที่กำลังเปลี่ยนแปลงไป Kenworthy กล่าว ผมไม่ได้นึกถึงสิ่งอื่นใดเลยจนกระทั่งทวิตเตอร์จาก Arttu(Sainio- สมาชิกทีม) บอกว่า ASAS-SN21qj สว่างขึ้นในช่วงอินฟราเรดราว 4% ตั้งแต่ราวหนึ่งพันวันก่อนหน้านี้

การจัดจำแนกชนิดของดาวเคราะห์นอกระบบ

     เงื่อนงำนี้ชักนำให้นักดาราศาสตร์สรุปว่าเป็นการจบชีวิตพิภพอายุน้อยสองดวง และให้กำเนิดพิภพแห่งใหม่ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นจากเศษซากของทั้งสองดวง เมฆเศษซากจากการชนบังแสงดาวนานสองปีครึ่ง แต่ก็ยังต้องมีการสำรวจเพิ่มเติม

     Kenworthy นำทีมที่วิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมได้จากเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ทั่วโลก ที่หอสังเกตการณ์ ลาส คัมเปรส และ WISE ทั้งก่อนและหลังการมืดลงของดาว นักวิจัยพบว่าสองปีครึ่งที่ดาวจะมืดลงอย่างฉับพลัน มีบางสิ่งเกิดขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์นี้ซึ่งสร้างแหล่งความร้อนใหม่แห่งหนึ่ง(และเปล่งรังสีอินฟราเรดออกมา) ไม่ว่าอะไรที่เกิดขึ้นในปี  2018 วัสดุสารอุ่นด้วยอุณหภูมิราว 1000 เคลวิน และยังคงร้อนอย่างนั้นมานับแต่นั้น

     เพื่ออธิบายทั้งการปรากฏของแหล่งความร้อนแห่งใหม่ในปี 2018 และการมืดลงอย่างฉับพลันในดาวในปี 2021 ทีมบอกไว้ในวารสาร Nature ว่า มีการชนครั้งใหญ่เกิดขึ้นระหว่างดาวเคราะห์สองดวงที่มีขนาดระหว่างซุปเปอร์เอิร์ธ(super-Earths) จนถึงกึ่งเนปจูน(sub-Neptunes) พิภพเหล่านั้นโคจรที่ระยะทางตั้งแต่ 2 ถึง 16 AU เทียบกับในระบบของเรา ดาวอังคารโคจรที่ระยะ 1.5 AU และดาวเสาร์ที่ 9.5 AU ระยะทางที่เกิดการชนยังคลาดเคลื่อนเนื่องจากไม่สามารถตรวจสอบตำแหน่งจากภาพได้โดยตรง แต่ประเมินจากกราฟแสงที่ติดตามการเปลี่ยนแปลงความสว่างของระบบนี้แทน

ภาพอธิบายโครงสร้างดาวเคราะห์, ดาวเคราะห์ที่มีวงแหวน และ synestia ซึ่งเป็นเมฆไอเศษซากจากการชนของดาวเคราะห์ ระบบแต่ละแห่งเขียนตามสัดส่วนมวลเดียวกัน

     ทีมบอกว่าเป็นไปได้ที่อินฟราเรดที่สว่างขึ้นและแสงดาวที่มืดลง แท้จริงแล้วเป็นเหตุการณ์ 2 เหตุการณ์ที่ไม่เกี่ยวข้องกัน แต่พวกเขาก็บอกว่าถ้าเป็นเหตุการณ์สองเหตุการณ์มีโอกาสเกิดขึ้นได้ยากกว่าการชนของดาวเคราะห์ การคำนวณได้แสดงว่าการชนลักษณะนี้น่าจะทำให้พิภพทั้งสองกลายเป็นไอ โดยมีวัสดุสารจำนวนค่อนข้างน้อยหนีไปหาดาวฤกษ์แม่ได้

     เมื่อโคจรไปไม่กี่รอบ(ราวสองหรือสามร้อยปี) ฝุ่นก็จะเกลี่ยออกกลายเป็นวงแหวนรอบดาวฤกษ์นี้ แต่สำหรับตอนนี้ เศษซากยังเป็นกลุ่มเมฆก้อนยักษ์ที่เรียวมีขนาด 0.25 AU และฝุ่นก็หนาทึบมากพอที่จะกันแสงดาวฤกษ์แม่จำนวนมากไว้ได้เมื่อเมฆเคลื่อนที่ผ่านหน้า

     มวลเกือบทั้งหมดแม้เป็นไอก็ยังยึดเกาะกันด้วยแรงโน้มถ่วง Simon Lock สมาชิกทีมจากมหาวิทยาลัยบริสตอล สหราชอาณาจักร เคยเสนอว่าเศษซากอาจจะอยู่ในรูป synestia ซึ่งเป็นกลุ่มเมฆรูปโดนัทโดยมีวัสดุสารจำนวนมากแออัดในใจกลาง การชนให้โอกาสแก่นักวิจัยในการทดสอบแนวคิดนี้

ภาพจากศิลปินแสดงดวงจันทร์ร้อนดวงหนึ่งที่อุบัติขึ้นใน synestia ซึ่งเป็นเมฆเศษซากรูปโดนัทขนาดใหญ่ซึ่งก่อตัวเมื่อวัตถุขนาดพอๆ กับดาวเคราะห์ชนกันด้วยความรุนแรง synestia นี้กำลังอยู่ในกระบวนการควบแน่นเพื่อก่อตัวโลกของเรา

     Kenworthy วางแผนจะขอเวลาการสำรวจจากกล้องเวบบ์ เพื่อพยายามตรวจสอบเมฆเศษซากนี้โดยตรง ผ่านแสงดาวที่สะท้อนกลับออกมา ซึ่งอาจจะตรวจสอบขนาดและองค์ประกอบของอนุภาคในเมฆเศษซากได้

แหล่งข่าว skyandtelescope.com : two worlds have ended in a planetary collision – and a new one has begun
                sciencealert.com : strange glow in space generated by two giant planets colliding
                space.com : 1^st evidence of giant exoplanet collision afterglow explains unusual eclipse