"หางแมว" ในระบบเบตา พิคทอริส

 

      เมื่อคุณคิดว่าคุณรู้จักใครสักคนอย่างดี แต่เมื่อมองในมุมที่แตกต่างออกไป กลับได้เห็นสิ่งที่สร้างความประหลาดใจให้ เช่นกันกับดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่ถูกสำรวจครั้งแล้วครั้งเล่า เบตา พิคทอริส(Beta Pictoris) ซึ่งถูกตรวจสอบโดยกล้องโทรทรรศน์หลายตัว แม้กระทั่งกล้องฮับเบิล โดยพบว่าเป็นที่อยู่ของดิสก์ที่น่าทึ่งที่สุด

     แต่เมื่อใช้กล้องเวบบ์ซึ่งมีความไวและระบบเครื่องมือที่ดีขึ้น ก็เผยให้เห็นรายละเอียดใหม่เกิดขึ้น เบตา พิคทอริส เป็นดาวที่สว่างที่สุดเป็นอันดับสองในกลุ่มดาวขาตั้งภาพ(Pictor) มันเป็นดาวที่มีอายุน้อยราว 20 ล้านปี และอยู่ไกลออกไปเพียง 63 ปีแสงเท่านั้น จัดว่าอยู่ในละแวกหลังบ้านของเรา การสำรวจในปี 1984 ได้เผยให้เห็นว่ามันมีดิสก์ฝุ่นที่น่าทึ่งที่สุดซึ่งน่าจะมีดาวเคราะห์กำลังก่อตัวขึ้น ซึ่งในเวลาต่อมา หอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป(ESO) ได้ยืนยันว่ามีดาวเคราะห์อย่างน้อย 2 ดวง(Beta Pictoris b และ c) โคจรอยู่ภายในดิสก์ฝุ่นนี้

     เมื่อเวลาหลายปีผ่านมา เบตา พิคทอริส ก็เป็นเป้าหมายของการสำรวจมากมาย ซึ่งรวมถึงด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งให้เผยให้เห็นดิสก์วงที่สองที่มองไม่เห็นก่อนหน้านี้ ดิสก์วงที่สองนั้นเอียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับดิสก์หลัก แต่การสำรวจในเวลาต่อมาจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ได้เผยให้เห็นโครงสร้างใหม่ในดิสก์วงที่สองนี้

     ทีมซึ่งนำโดย Isabel Rebollido จากศูนย์ดาราศาสตร์ชีววิทยาในสเปน ใช้กล้องอินฟราเรดใกล้(NIRCam) และอุปกรณือินฟราเรดกลาง(MRI) ของกล้องเวบบ์ เพื่อสำรวจดิสก์ของเบตา พิคทอริส ในรายละเอียดที่เพิ่มเติมขึ้น แล้วก็ต้องประหลาดใจที่ได้พบโครงสร้างใหม่ในมุมระดับหนึ่งกับดิสก์วงที่สอง ซึ่งมีรูปร่างคล้ายหางแมวอยู่ทางด้านตะวันตกเฉียงใต้ของดิสก์วงที่สอง แม้ว่าจะมีการสำรวจก่อนหน้านี้มากมายรวมถึงจากฮับเบิล แต่เครื่องมือของเวบบ์กลับไวกว่าและมีความละเอียดสูงกว่า

     หางแมว ยังไม่ใช่เรื่องน่าประหลาดใจเพียงอย่างเดียวที่พบ เมื่อได้ศึกษาข้อมูลจาก MIRI ก็เผยให้เห็นว่าดิสก์ทั้งสองมีอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ซึ่งบอกใบ้ว่าพวกมันมีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน ดิสก์วงที่สองและหางแมวดูจะมีอุณหภูมิสูงกว่าดิสก์หลัก Christopher Stark ผู้เขียนร่วมการศึกษา จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด กล่าว เป็นเรื่องง่ายที่จะระบุได้เลยว่าทั้งสองวงประกอบด้วยวัสดุสารสีมืดมาก เมื่อสำรวจไม่พบในแสงช่วงตาเห็นหรืออินฟราเรดใกล้ แต่กลับสว่างในช่วงอินฟราเรดกลาง

     ทฤษฎีหนึ่งอธิบายว่าอุณหภูมิที่สูงกว่านั้น เป็นเพราะวัสดุสารมีความพรุนมากกว่า บางทีอาจจะคล้ายกับวัสดุสารที่พบบนดาวหางและดาวเคราะห์น้อย ยกตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์วัสดุสารตัวอย่างที่ส่งกลับจากดาวเคราะห์น้อยเบนนู โดย OSIRIS-RE x ก็พบว่าพวกมันมีสีดำมืดและอุดมไปด้วยคาร์บอน

ภาพรวมประกอบแสดงดิสก์ฝุ่นและดาวเคราะห์ที่พบในระบบ เบตา พิคทอริส

     ธรรมชาติของฝุ่นเป็นปัญหาหนึ่งที่สามารถตอบได้ง่าย แต่ที่ท้าทายกว่าก็คือ ธรรมชาติและกำเนิดของหางแมว ทีมศึกษาสมมุติฐานทีเป็นไปได้หลายอัน ที่อาจอธิบายรูปร่างของหางแมว แต่ก็ไม่พบแบบจำลองที่ให้ผลน่าพอใจเลย แม้ว่าจะยังต้องมีงานวิจัยและการทดสอบต่อไป แต่หนึ่งในทฤษฎีที่เป็นไปได้มากที่สุดก็คือ หางแมวเป็นผลจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายในดิสก์เมื่อราว 1 ร้อยปีก่อน

     เหตุการณ์นี้อาจเป็นการชนที่ส่งฝุ่นออกสู่เส้นทางที่สะท้อนถึงเส้นทางของวัตถุพุ่งชน แต่ก็เริ่มแผ่ออกเมื่อแสงจากดาวฤกษ์ผลักอนุภาคฝุ่นที่เล็กที่สุดและปุกปุยที่สุดออกไปได้เร็วกว่า จนสร้างเส้นฝุ่นโค้งขึ้นมา ฝุ่นน่าจะถูกผลักออกจากระบบเร็วมากๆ ซึ่งเป็นอีกครั้งที่บอกใบ้ว่ามันเป็นวัสดุสารอินทรีย์ที่พรุน

     แต่ก็ยังมีคำฮธิบายง่ายๆ อีกอย่าง โดยบอกว่ามุมของหางเป็นภาพลวงตา มุมมองของเรารวมกับรูปร่างโค้งของหางแมวสร้างมุมของหางแมวที่ปรากฏให้เห็นดูเหมือนชัน แม้ในความเป็นจริง วงวัสดุสารจะแค่กระจายออกจากดิสก์ที่ความเอียงเพียง 5 องศาเท่านั้น และจากความสว่างของหางแมว ทีมประเมินว่าปริมาณฝุ่นภายในหางแมว น่าจะพอๆ กับวัสดุสารจากดาวเคราะห์น้อยในแถบหลักขนาดใหญ่ดวงหนึ่ง ที่กระจายออกมีความกว้าง 16 พันล้านกิโลเมตร

ภาพ Time-lapse แสดงการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ Beta Pictoris b ตลอดหลายปี

     แต่สิ่งนี้ที่แน่นอนคือ การสำรวจเบตา พิคทอริส ล่าสุดได้เผยให้เห็นเรื่องน่าประหลาดใจในวัตถุที่เป็นที่รักและถูกศึกษาเป็นอย่างดีดวงนี้ งานวิจัยในอนาคตจะช่วยให้เราเข้าใจรายละเอียดใหม่ๆ เหล่านี้ได้มากขึ้น แต่มันก็ทำให้เราสงสัยว่าวัตถุอื่นๆ ที่เราคุ้นเคยดี จะมีเรื่องน่าประหลาดใจซ่อนรออยู่หรือไม่ ผลสรุปเหล่านี้นำเสนอในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน ครั้งที่ 243

 

แหล่งข่าว sciencealert.com : JWST reveals young star Beta Pictoris has a surpriseing second disk
                webbtelescope.org : NASA’s Webb discovers dusty “cat’s tail” in Beta Pictoris system