ฤดูหนาวยาวนับสิบปีที่กวาดล้างไดโนซอร์

 

งานวิจัยใหม่บอกว่า เถ้าฝุ่นจากการชนที่ชิคซูลูปที่ปกคลุมทั่วโลกนานเป็นสิบปี ทำให้ระบบนิเวศล่มสลาย จนนำไปสู่การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่เมื่อ 66 ล้านปีก่อน 

     เมื่อ 66 ล้านปีก่อน มีดาวเคราะห์น้อยขนาดราว 10 กิโลเมตรดวงหนึ่งพุ่งเข้าชนกับโลกที่บริเวณน้ำตื้นนอกคาบสมุทรยูคาตังของเมกซิโก สร้างหลุมอุกกาบาตความกว้าง 200 กิโลเมตรบนผิวโลกและเหนี่ยวนำให้เกิด ฤดูหนาวไปทั่วดาวเคราะห์ ซึ่งนำไปสู่การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ของไดโนซอร์กลุ่มที่ไม่ใช่นก(non-avian dinosaurs) ซึ่งครองพิภพมานานกว่า 160 ล้านปี

     ดาวเคราะห์น้อยดวงนั้นไม่ได้ฆ่าไดโนซอร์ในคราเดียว แต่เป็นนักฆ่าล่องหนที่จ้วงแทงครั้งแล้วครั้งเล่า โดยเหนี่ยวนำให้เกิดหายนะซึ่งนำไปสู่การตายของสปีชีส์ราวสามในสี่ที่มีบนโลกรวมถึงไดโนซอร์ Steve Brusatte นักบรรพชีวินวิทยา ที่มหาวิทยาลัยเอดินเบอระ ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาใหม่นี้ กล่าว

    นักวิทยาศาสตร์เห็นพ้องโดยทั่วกันว่า การชนที่ชิคซูลูป(Chicxulub) ได้กวาดล้างสปีชีส์ที่มีบนโลกในขณะนั้นไปถึงสามในสี่ แต่สิ่งที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศอย่างสุดกู่หลังจากการชนเป็นอะไร ก็ยังเป็นคำถาม ขณะนี้ งานวิจัยใหม่ได้ระบุถึงอนุภาคฝุ่นซิลิเกตเนื้อละเอียดมากที่ระเบิดขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศจากการชน

     งานวิจัยก่อนหน้านี้มุ่งไปที่ตัวการอื่น 2 อย่างที่ทำให้เกิดฤดูหนาวที่ยาวนานและมืดหม่นหลังจากการชน(impact winter) คือ เถ้า(soot) และกำมะถัน มากกว่า ซึ่งดูดกลืนและกันแสงอาทิตย์ได้มีประสิทธิภาพสูงกว่าฝุ่น อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างหินอายุ 66 ล้านปีที่ Senel และทีมรวบรวมได้จากแหล่งฟอสซิลทานิส(Tanis fossil site) นอร์ธดาโกตา ห่างจากหลุมชิคซูลูปขึ้นไปทางทิศเหนือราว 3 พันกิโลเมตร ได้พบอนุภาคฝุ่นละเอียดในจำนวนมากกว่าที่คาดไว้อย่างมาก ซึ่งบอกว่าฝุ่นนี้มีบทบาทในหายนะมากกว่าที่เคยคิดกันไว้

ตำแหน่งของหลุมชิคซูลูป ที่นอกชายฝั่งตื้นๆ ของคาบสมุทรยูคาตัง

     ชั้นฝุ่นปกคลุมโลกอยู่นานถึง 20 ปี ซึ่งในช่วง 5 ถึง 8 ปีแรกนั้นสาหัสที่สุด Cem Berk Senel นักวิจัยหลังปริญญาเอกสาขาวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ที่หอสังเกตการณ์หลวงแห่งเบลเจียม และทีมเขียนไว้ในการศึกษาใหม่ ในช่วงปีแรกหลังจากการชน อุณหภูมิทั่วโลกลดลงมากกว่า 10 องศาเซลเซียส Ozgur Karatekin นักวิจัยที่หอสังเกตการณ์หลวงแห่งเบลเจียม อีกคน กล่าวว่า แนวคิดเดิมบอกว่ากำมะถันเป็นตัวการให้เกิดฤดูหนาวหลังการชน ก็เพราะฝุ่นจากการชนไม่น่าจะอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานมากพอ  

     การเปลี่ยนแปลงในประวัติศาสตร์ของโลก ที่นักธรณีวิทยาเรียกว่า ยุคครีเตเชียสสู่ยุคพาลีโอจีน(Cretaceous-Paleogene period) ถูกบันทึกไว้ในหินหนา 1.3 เมตรซึ่งก่อตัวจากเหตุการณ์ชิคซูลูปดังกล่าว หลังจากตรวจสอบขนาดอนุภาคฝุ่นในชิ้นหินนี้ Senel และทีมก็ใช้ข้อมูลเพื่อจำลองภูมิอากาศหลังการชนเกิดขึ้น

    แบบจำลองได้ทำนายชั้นฝุ่นหนาทึบที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 0.8 ถึง 8 ไมครอนปกคลุมทั่วโลกในเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์หลังจากการชน ด้วยขนาดที่เล็กแบบนี้จะคงอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานกว่าสิบปี จากแบบจำลองยังพบว่าฝุ่นละเอียดเป็นฆาตกรตัวสำคัญที่สุด เมื่อมีอุกกาบาตขนาด 10 ถึง 15 กิโลเมตรมาชนกับโลก

     ในบรรดาวัสดุสารทั้งหมดที่ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศหลังจากการชน นักวิจัยประเมินว่าเป็นฝุ่น 75%, กำมะถัน 24% และเถ้าอีก 1% อนุภาคฝุ่นละเอียดจะปิดกั้นแสงอาทิตย์โดยสิ้นเชิงไปเกือบ 2 ปีซึ่งเป็นไปไม่ได้เลยที่พืชจะมีการสังเคราะห์แสง ทำให้เกิดการล่มสลายของห่วงโซ่อาหาร Karatekin กล่าว  

ลำดับเหตุการณ์ที่น่าจะเกิดขึ้นจากการชนที่ชิคซูลูป สร้างลูกไฟ, สึนามิ เถ้า ส่งผลกระทบเป็นลูกโซ่จนกวาดล้างไดโนซอร์

     การศึกษาใหม่เน้นถึงความสำคัญของบทบาทอนุภาคฝุ่นที่ถูกมองข้ามไปในฤดูหนาวอันยาวนานหลังการชน เราพบว่าโลกอยู่ในความมืดมิดและกิจกรรมสังเคราะห์แสงบนดาวเคราะห์ก็หยุดยาวนานถึง 1.7 ปี(620 วัน) จากฝุ่นซิลิเกต นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน นี่จัดเป็นช่วงเวลาที่ยาวนานที่สร้างความท้าทายให้กับการดำรงชีวิตทั้งบนแผ่นดินและในมหาสมุทร สัตว์และพืชที่ไม่สามารถปรับตัวอาศัยในความมืดมิดและความหนาวเย็นก็น่าจะถูกกวาดล้างไป ส่วนพืชและสัตว์ที่มีแหล่งอาหาร, ที่อาศัย และวิถีชีวิตที่ยืดหยุ่นกว่า ก็มีโอกาสอยู่รอดได้สูงกว่า

     การชนยังสร้างสึนามิที่มีความสูงถึง 1.5 กิโลเมตรที่ซัดใส่ทุกทวีปบนโลก และสร้างกิจกรรมแผ่นดินไหวที่มีพลังสุงกว่าแผ่นดินไหวที่หมู่เกาะสุมาตราในปี 2004 ถึง 5 หมื่นเท่า ยังคงต้องทำงานอีกมากเพื่อให้เข้าใจ กลไกการสังหาร หลังจากการชนที่ชิคซูลูป ได้ดีขึ้น Senel กล่าว การค้นพบสิ่งที่เกิดขึ้นในเหตุการณ์การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ของโลกครั้งล่าสุดมีความสำคัญไม่เพียงแต่เข้าใจอดีต และยังรวมถึงอนาคตด้วย เราอาจจะทำนายการสูญพันธุ์ของเราเองได้ดีขึ้น งานวิจัยนี้เผยแพร่เป็นรายงานในวารสาร Nature Geoscience วันที่ 30 ตุลาคม

 

แหล่งข่าว space.com - Chicxulub asteroid impact created 2-year cloud of dust that may have killed the dinosaurs   
               iflscience.com - asteroid dust caused 15-year winter that killed dinosaurs: study
                sciencealert.com – ancient “black box” hints at what really killed the dinosaurs  

ตรวจสอบขนาดดาวเคราะห์คล้ายโลกที่อยู่ใกล้มากที่สุด

 

     กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ตรวจสอบขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบขนาดพอๆ กับโลกที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด เมื่อมันเคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์เพื่อนบ้านของเรา เป็นการเรียงตัวที่เรียกว่า การผ่านหน้า(transit) เปิดหน้าต่างสู่การศึกษาติดตามผลเพื่อดูว่ามันจะมีชั้นบรรยากาศหรือไม่ แบบใด

    ดาวเคราะห์ขนาดเล็กดวงนี้ LTT 1445Ac ถูกพบเป็นครั้งแรกโดยดาวเทียม TESS ในปี 2022 แต่เรขาคณิตระนาบการโคจรของดาวเคราะห์นี้เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์แม่ของมัน เมื่อมองจากโลกนั้นยังมีความคลาดเคลื่อนเนื่องจาก TESS ไม่ได้มีความละเอียดอย่างที่ต้องการ นี่หมายความว่าการตรวจสอบอาจเป็นสิ่งที่เรียกว่า การผ่านหน้าแบบเฉี่ยว(grazing transit) เมื่อดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านบนพื้นที่ส่วนเล็กๆ ของดาวฤกษ์แม่เท่านั้น ซึ่งน่าจะให้ค่าเส้นผ่าศูนย์กลางดาวเคราะห์ที่ต่ำลงและไม่เที่ยงตรง

      ก็มีโอกาสที่ระบบแห่งนี้จะมีเรขาคณิตแบบโชคร้ายอย่างนั้น และถ้าเป็นอย่างนั้น เราก็ไม่น่าจะตรวจสอบขนาดที่แท้จริงของมันได้ แต่ด้วยความสามารถของกล้องมุมกว้าง 3(WFC3) ของฮับเบิล เราจึงระบุเส้นผ่าศูนย์กลางของมันได้ Emily Pass จากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าว

การผ่านหน้าแบบเต็มดวง เทียบกับการผ่านหน้าของดาวเคราะห์แบบเฉี่ยว(แถวล่าง) ทำให้คำนวณขนาดเปรียบเทียบดาวเคราะห์/ดาวฤกษ์ผิดไป 

     การสำรวจจากฮับเบิลแสดงว่าดาวเคราะห์ก็เคลื่อนที่ผ่านหน้าดิสก์ดาวฤกษ์แบบเต็มดวงดาวเคราะห์ ได้ให้ขนาดที่แท้จริงที่ 1.07 เท่าเส้นผ่าศูนย์กลางโลก(มวล 1.37 เท่าโลก) นี่หมายความว่า ดาวเคราะห์นี้เป็นพิภพหินเหมือนกับโลก โดยมีแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวใกล้เคียงกัน แต่ด้วยคาบการโคจรเพียง 3.12 วันรอบดาวฤกษ์แม่ อุณหภูมิที่พื้นผิวอยู่ที่ราว 260 องศาเซลเซียส ร้อนเกินไปสำหรับสิ่งมีชีวิตในแบบที่เรารู้จักดี

     ดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ LTT 1445A ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในระบบไตรดาราอันประกอบด้วยดาวฤกษ์ชนิดแคระแดง 3 ดวงที่อยู่ห่างออกไป 22 ปีแสงในกลุ่มดาวแม่น้ำ(Eridanus) ดาวฤกษ์แม่ยังมีดาวเคราะห์อีก 2 ดวง ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า LTT 1445Ac ส่วนดาวฤกษ์อีกสองดวง LTT 1445B และ C จับคู่ในวงโคจรที่แนบชิด อยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่ออกไปราว 4.8 พันล้านกิโลเมตร ก็เห็นได้ในภาพฮับเบิล การเรียงตัวของดาวฤกษ์ทั้งสามและวงโคจรที่หันข้าง(edge-on) ของคู่ BC บอกว่าทุกๆ สิ่งในระบบเป็นแบบระนาบร่วม(co-planar) รวมถึงดาวเคราะห์ที่พบด้วย

     ดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้ามีความน่าสนใจเนื่องจากเราสามารถแจกแจงคุณสมลักษณะชั้นบรรยากาศด้วยการตรวจสอบสเปคตรัม ไม่เพียงด้วยฮับเบิลแต่กล้องเวบบ์ก็ได้ การตรวจสอบของเรามีความสำคัญเนื่องจากมันบอกเราว่านี่น่าจะเป็นดาวเคราะห์หินที่อยู่ใกล้มากๆ เรากำลังรอคอยที่จะสำรวจติดตามผลซึ่งจะช่วยให้เราได้เข้าใจความหลากหลายของดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์อื่นๆ ได้ดีขึ้น Pass กล่าว

ภาพจากศิลปินแสดงระบบ LTT 1445 

     กล้องฮับเบิลยังคงเป็นเครื่องมือสำคัญในการแจกแจงคุณลักษณะดาวเคราะห์นอกระบบของเรา Laura Kreidberg จากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์ ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ กล่าว มีดาวเคราะห์หินล้ำค่าเพียงสามสี่ดวงเท่านั้นที่อยู่ใกล้มากพอที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับชั้นบรรยากาศของพวกมันได้ ด้วยระยะเพียง 22 ปีแสง LTT 1445Ac จึงเป็นเพื่อนบ้านติดกัน ดังนั้นจึงเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่ดีที่สุดบนท้องฟ้าที่จะติดตามผลและเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติชั้นบรรยากาศของมัน ผลวิจัยเผยแพร่ใน Astronomical Journal

 

แหล่งข่าว hubblesite.org : NASA’s Hubble measures the size of the nearest transiting earth-sized planet
                esa_hubble.org : Hubble measures the size of the nearest transiting earth-sized planet
                sciencealert.com : earth-sized world found orbiting a star just 22 light-years away

ดาวมวลสูงกลุ่มใหญ่ที่วิ่งหนีจากทางช้างเผือก

 

     ทางช้างเผือกไม่สามารถรักษาดาวฤกษ์ทั้งหมดของมันไว้ได้ บางส่วนก็ถูกผลักออกสู่ห้วงอวกาศนอกกาแลคซี และใช้ชีวิตในเส้นทางที่ไม่แน่นอน ทีมนักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบดาวมวลสูงที่สุดในกลุ่มดาววิ่งหนี(runaway stars) เหล่านี้เพื่อดูว่าพวกเขาจะทราบได้หรือไม่ว่าพวกมันถูกผลักออกมาได้อย่างไร

     เมื่อนักดาราศาสตร์สำรวจผืนดาวแห่งหนึ่งในทางช้างเผือก สิ่งหนึ่งที่ตรวจสอบก็คือ การกระจายความเร็ว(velocity distribution) การกระจายความเร็วโดยรวมของกลุ่มประชากรดาว จะสะท้อนถึงการหมุนรอบตัวของกาแลคซี และเมื่อมีดาวสักดวงที่ไม่ได้สอดประสานกับการหมุนรอบตัวของกาแลคซี ก็ดึงดูดความสนใจของนักดาราศาสตร์

     ทีมนักดาราศาสตร์ที่ทำงานกับบัญชีรายชื่อดาวมวลสูง 2 กลุ่มได้พบดาวชุดใหม่เอี่ยมที่กำลังเคลื่อนที่แตกต่างจากทางช้างเผือก พวกมันเป็นดาววิ่งหนีที่กำลังเดินทางออกจากกาแลคซี การค้นพบเผยแพร่เป็นรายงานชื่อเรื่อง Galactic runaway O and Be stars found using Gaia DR3 ในวารสาร Astronomy & Astrophysics ผู้เขียนนำคือ Mar Carretero Castrillo นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่แผนกควอนตัมฟิสิกส์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ สถาบันวิทยาศาสตร์อวกาศ มหาวิทยาลัยบาร์เซโลนา

     Castrillo และเพื่อนร่วมงานของเธอทำการวิจัยกับบัญชีรายชื่อดาว 2 กลุ่ม คือ Galactic O-Star Catalog(GOSC) และ Be Star Spectra(BeSS) ซึ่งต่างก็เป็นบัญชีรายชื่อดาวมวลสูงแต่ต่างชนิดกัน คือ เป็นดาวชนิดโอและบีอี และกลุ่มย่อยของพวกมัน นักวิจัยยังใช้ข้อมูลจากไกอา(Gaia) ซึ่งเป็นปฏิบัติการที่ตรวจสอบดาว โดยใช้วิธี astrometry ตรวจสอบตำแหน่ง, ระยะทาง และการเคลื่อนที่ของดาวราวหนึ่งพันล้านดวง   

Zeta Ophiuchi ดาววิ่งหนีดวงหนึ่งที่สำรวจโดยกล้องสปิตเซอร์ ดาวกำลังสร้างคลื่นกระแทกรูปโบว์(bow shock) เมื่อมันเดินทางผ่านเมฆฝุ่นในห้วงอวกาศ การศึกษาใหม่ได้พบดาววิ่งหนีใหม่ๆ หลายสิบดวงในทางช้างเผือก

     ปฏิบัติการไกอากำลังเปลี่ยนแปลงแขนงดาราศาสตร์โดยใช้ข้อมูลที่เที่ยงตรงจำนวนมาก ซึ่งนักวิจัยคนอื่นๆ สามารถใช้เพื่องานวิจัยของตนเองได้ รายงานนี้จึงมีพื้นฐานจากการรวมข้อมูลของไกอา กับข้อมูลจากบัญชีทั้งสอง

     ไม่มีใครเคยทราบว่ามีดาววิ่งหนีกำลังเดินทางออกจากกาแลคซีของเรามากแค่ไหน แต่นักดาราศาสตร์ก็ยังคงพบดาวเหล่านี้เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ บางคนประเมินว่ามีดาววิ่งหนีราว 10 ล้านดวงที่หนีออกจากทางช้างเผือก แต่เราก็ยังคงไม่ทราบอย่างแน่ชัด อาจจะต้องขึ้นอยู่กับกลไกที่ผลักพวกมันออกมา และสิ่งนั้นเองก็เป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ยังคงไม่เข้าใจดีนัก การศึกษานี้จึงมุ่งเป้าไปที่การแง้มความลับของดาววิ่งหนีโดยพิจารณาเฉพาะดาวมวลสูง

     ผู้เขียนอธิบายว่า มีดาวฤกษ์มวลสูงในสัดส่วนพอสมควรที่เป็นดาววิ่งหนี ดาวเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แปลกประหลาดพอสมควรเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมของมัน พวกเขาจึงเริ่มค้นหาและแจกแจงคุณลักษณะของดาววิ่งหนีมวลสูงในบัญชีทั้งสอง โดยตรวจสอบกับข้อมูลจากไกอา ดาวมวลสูงโอบีเป็นดาวที่สว่างที่สุดในทางช้างเผือก พวกเขาอธิบาย ดาวโอบีไม่เพียงแต่มีมวลสูงและอายุน้อย พวกมันยังร้อนจัดมาก มักจะก่อตัวในกลุ่มที่ยึดจับกันเองอย่างหลวมๆ ซึ่งเรียกว่า OB associations

     เนื่องจากพวกมันมีอายุน้อยและร้อน จึงคงอยู่ไม่นาน จึงมีความสำคัญในทางดาราศาสตร์เนื่องจากมีมวลสูงมาก และยังเพราะดาวเหล่านี้ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา จึงเป็นเหตุผลที่ต้องมีบัญชีรายชื่อพิเศษที่อุทิศให้กับพวกมัน

     ทีมตรวจสอบข้อมูลไกอากับบัญชี GOSC และ BeSS และได้พบดาวชนิดโอ 417 ดวง และชนิดบีอี 1335 ดวงที่พบทั้งในไกอาและบัญชีรายชื่อ ในกลุ่มดังกล่าว พวกเขาพบดาววิ่งหนีชนิดโอ 106 ดวง ซึ่งคิดเป็น 25.4% ของดาวใน GOSC มี 42 ดวงที่เพิ่งจำแนกได้ใหม่ และยังพบดาววิ่งหนีชนิดบีอี 69 ดวง ซึ่งคิดเป็น 6.9% ของดาวในบัญชีดาวกลุ่มบีอีด้วย มี 47 ดวงที่เพิ่งจำแนกได้ใหม่ และโดยรวมแล้ว ดาวชนิดโอเคลื่อนที่เร็วกว่าดาวชนิดบีอี

ภาพจากกล้องเวบบ์แสดงเนบิวลาทารันทูลา(Tarantula nebula) ซึ่งมีกระจุกดาวอายุน้อย R136 อยู่ในใจกลาง R136 มีดาวมวลสูงที่สุดเท่าที่เคยพบมาอยู่หลายดวง พื้นที่ที่แออัดเต็มไปด้วยดาวมวลสูงอายุน้อย เป็นสภาพแวดล้อมแบบที่อาจนำไปสู่การผลักทางพลวัต สร้างดาววิ่งหนีได้

     เพราะเหตุใด จึงพบดาวมวลสูงเป็นสัดส่วนที่สูงในดาววิ่งหนี มีทฤษฎีคู่แข่ง 2 งานที่พยายามอธิบายดาววิ่งหนี และทั้งสองงานก็เกี่ยวข้องกับดาวมวลสูงเช่นกัน อันแรกเป็นลำดับเหตุการณ์การผลักทางพลวัต(Dynamical Ejection Scenarios; DES) และอีกอันเป็นลำดับเหตุการณ์ซุปเปอร์โนวาในระบบคู่(Binary Supernova scenarios; BSS)

    ดาวชนิดโอบีมักจะก่อตัวเป็นคู่ ใน BSS ดาวดวงหนึ่งระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา และการระเบิดได้ผลักดาวอีกดวงในคู่ออกมา ถ้าลำดับเหตุการณ์นี้ถูกต้อง ดาวที่เหลืออยู่ก็ได้รับพลังงานเพียงพอในทิศทางที่ใช่ เพื่อหนีออกจากแรงยึดเกาะของดาวคู่หูซึ่งระเบิดกลายเป็นดาวนิวตรอน หรือไม่ก็หลุมดำ มันยังหลุดจากแรงโน้มถ่วงของทางช้างเผือกด้วย ถ้าเกิดขึ้นได้จริง ก็จะเริ่มเดินทางไกลออกสู่ห้วงอวกาศนอกกาแลคซี

     สำหรับ DES ไม่มีการระเบิดรุนแรงกลายเป็นซุปเปอร์โนวาแต่อย่างใด แต่ ดาวจะอยู่ในพื้นที่ขนาดเล็กอย่างแออัด ได้พบกับปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงกับดาวอื่น การผ่านเข้าใกล้ระหว่างดาวฤกษ์เดี่ยวกับดาวในระบบคู่ อาจจะสร้างดาววิ่งหนีออกมา เช่นเดียวกับระบบคู่สองแห่งด้วย ในสภาพแวดล้อมของ OB associations นั้นเป็นสภาพแวดล้อมที่อยู่กันอย่างแออัดจนสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดดาววิ่งหนีได้ เนื่องจากดาวเกือบทั้งหมดเป็นดาวมวลสูง ดาววิ่งหนีก็จึงมวลสูงด้วย

     นักวิทยาศาสตร์สนใจในลำดับเหตุการณ์ทั้งสองและโต้แย้งกันมานานหลายสิบปี ลำดับเหตุการณ์ทั้งสองสร้างดาวที่มีความเร็วมากพอที่จะหนีออกจากกาแลคซี ในการศึกษาตัวอย่างดาววิ่งหนี 175 ดวง นักวิจัยพบว่าข้อมูลโน้มเอียงไปทางลำดับเหตุการณ์อันหนึ่ง มากกว่าอีกอัน สัดส่วนของดาววิ่งหนีชนิดโอที่มีมากกว่า และมีความเร็วสูงกว่า เมื่อเทียบกับดาวชนิดบีอี ได้เน้นไปถึงการผลักทางพลวัตว่าน่าจะเป็นไปได้ ได้มากกว่าซุปเปอร์โนวาในระบบคู่ พวกเขาเขียนไว้ในรายงาน

ภาพจากศิลปินแสดงดาวที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาในระบบดาวคู่ และส่งแรงผลักรุนแรงต่อดาวคู่หูของมัน ถ้าสภาวะเหมาะสม ดาวคู่หูก็อาจถูกผลักออกจากกาแลคซีกลายเป็นดาววิ่งหนี(runaway star)

     สัดส่วนของดาวมวลสูงแต่ละชนิดสเปคตรัมที่เป็นดาววิ่งหนี ได้ช่วยอธิบายข้อสรุปนี้ โดยตัวอย่างดาวกลุ่มโอ มี 25% ที่วิ่งหนี เทียบกับ 5% ในกลุ่มของดาวบีอี การศึกษางานอื่นได้ตัวเลขที่แตกต่างออกไป แต่ผู้เขียนได้ชี้ว่า ก็ยังสอดคล้องในแง่ที่ว่าสัดส่วนของดาววิ่งหนีชนิดโอ มีสูงกว่าชนิดบีหรือบีอีอย่างมาก

     งานวิจัยก่อนหน้านี้แสดงว่าดาววิ่งหนีชนิดโอ มีความเร็วสูงกว่าชนิดบี หรือบีอี งานวิจัยยังแสดงว่าการผลักทางพลวัตมักจะเป็นเหตุให้เกิดดาววิ่งหนีที่เร็วกว่า มีมวลสูงกว่า แบบซุปเปอร์โนวาในระบบคู่  

     ดาว GOSC-Gaia DR3 มีความเร็วสูงกว่าดาว BeSS-Gaia DR3 ผู้เขียนอธิบาย ซึ่งเป็นไปในทางเดียวกันกับงานวิจัยก่อนหน้านี้ นี่ตอกย้ำความเหนือของลำดับเหตุการณ์ DES เมื่อเทียบกับ BSS พวกเขาสรุปไว้   

แหล่งข่าว sciencealert.com : dozens of massive “runaway” stars found fleeing the Milky Way
                phys.org : astronomers find dozens of massive stars fleeing the Milky Way

Kepler-385 ระบบดาวเคราะห์เจ็ดดวง

 

ภาพจากศิลปินแสดง Kepler-385 และดาวเคราะห์อีกสองดวงของมัน

     ปฏิบัตการเคปเลอร์ของนาซาซึ่งปิดตัวในปี 2018 หลังจากตามล่าดาวเคราะห์นอกระบบได้อย่างเป็นกอบเป็นกำกว่า 9 ปีของการทำงาน กล้องโทรทรรศน์อวกาศได้พบดาวเคราะห์หลายพันดวง โดยมีจำนวนมากที่ได้รับการตั้งชื่อ แต่ก็ยังมีข้อมูลอีกมหาศาลที่นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบยังคงทำการวิเคราะห์อยู่

     ขณะนี้ ทีมนักวิจัยได้เปิดหน้าต่างสู่ระบบดาวเคราะห์ 7 ดวงในทะเลข้อมูลจากเคปเลอร์ ดาวฤกษ์ซึ่งเรียกว่า Kepler-385 อยู่ห่างออกไปราว 4670 ปีแสง มีการยืนยันดาวเคราะห์บางส่วนของมันย้อนกลับไปในปี 2014 ในขณะที่อีกหลายดวงยังคงเป็นเพียงว่าที่ดาวเคราะห์ แต่ในบัญชีรายชื่อที่เพิ่งปรับปรุงขึ้นใหม่ นักวิทยาศาสตร์ได้ยืนยันว่าที่ส่วนที่เหลือ และเผยให้เห็นรายละเอียดใหม่ๆ ในระบบดาวเคราะห์ที่พบได้ยากแห่งนี้

     รายงานที่ประกาศบัญชีรายชื่อใหม่ มี Jack Lissauer เป็นผู้เขียนนำ ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์วิจัยที่ศูนย์วิจัยเอมส์ของนาซา รายงานเผยแพร่ใน Journal of Planetary Science เราได้รวบรวมบัญชีว่าที่ดาวเคราะห์จากเคปเลอร์และคุณสมบัติของพวกมันอย่างเที่ยงตรงที่สุดเท่าที่เคยทำมา Lissauer กล่าว ดาวเคราะห์นอกระบบจำนวนมากถูกพบโดยปฏิบัติการเคปเลอร์ของนาซา และบัญชีรายชื่อใหม่ก็จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เรียนรู้อีกมากเกี่ยวกับคุณลักษณะของพวกมัน

     นักวิทยาศาสตร์เบื้องหลังบัญชีรายชื่อใหม่บอกว่าบัญชีรวมว่าที่ดาวเคราะห์จากเคปเลอร์ทั้งหมดที่พบ ที่โคจรและผ่านหน้า(transit) ดาวฤกษ์เดี่ยว หนึ่งในระบบที่น่าสนใจคือ Kepler-385 ซึ่งมีดาวเคราะห์ 7 ดวงแออัดกันรอบดาวฤกษ์แม่ ทั้งหมดมีขนาดใหญ่กว่าโลกแต่ก็ยังเล็กกว่าเนปจูน ดาวฤกษ์แม่ Kepler-385 คล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา แต่เพียงใหญ่กว่า(10%) และร้อนกว่า(5%) เล็กน้อย เป็นหนึ่งในดาวฤกษ์เพียงไม่กี่ดวงที่พบดาวเคราะห์หรือว่าที่ดาวเคราะห์มากกว่า 6 ดวงในวงโคจร ตัวอย่างอีกระบบที่เป็นที่รู้จักก็คือ ระบบ TRAPPIST-1 ที่มีดาวเคราะห์ขนาดพอๆ กับโลก 7 ดวง

ภาพจากศิลปินเปรียบเทียบขนาดในระบบ Kepler-385

     ดาวเคราะห์วงในสุด 2 ดวงต่างก็มีขนาดใหญ่กว่าโลกเล็กน้อย ที่ระยะทางราว 10% วงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์ จากบัญชีใหม่ Kepler-385b(12.8 เท่ามวลโลก คาบการโคจร 10 วัน) และ Kepler-385d(13.2 เท่ามวลโลก คาบการโคจร 15 วัน) ทั้งคู่น่าจะเป็นหิน และอาจจะมีชั้นบรรยากาศแต่ก็น่าจะบางมากๆ ส่วนอีก 5 ดวงที่เหลือมีรัศมีราว 2 เท่าของโลก และน่าจะมีชั้นบรรยากาศหนาทึบ

      การหวนกลับมาพิจารณาบัญชีรายชื่อดาวเคราะห์นอกระบบของเคปเลอร์ ได้ให้การวิเคราะห์คุณสมบัติดาวเคราะห์นอกระบบในทีเดียว Jason Rowe ผู้เขียนร่วม ประธานกลุ่มวิจัยดาราศาสตร์ฟิสิกส์ดาวเคราะห์นอกระบบแห่งคานาดา และศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยบิชอป ในควิเบค คา

นาดา กล่าว การปรับปรุงคุณสมบัติทั้งดาวฤกษ์ดาวเคราะห์ทั้งหมดได้ช่วยให้เราได้ทำการศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของระบบดาวเคราะห์ในเชิงลึก เพื่อให้เข้าใจดาวเคราะห์นอกระบบได้ดีขึ้น และเปรียบเทียบพิภพห่างไกลเหล่านี้โดยตรงกับระบบของเรา และเพื่อจับตาดูรายละเอียดของระบบแต่ละแห่งเช่น Kepler-385

     แต่บัญชีรายชื่อใหม่ก็ยังมีอะไรมากกว่าแค่ระบบที่หาได้ยากและน่าสนใจแห่งนี้ Kepler-385 เป็นเพียงหนึ่งในความโดดเด่นท่ามกลางว่าที่ดาวเคราะห์เกือบ 4400 ดวงและระบบพหุดาวเคราะห์อีกราว 700 แห่งในงานนี้ ด้วยการตรวจสอบดาวฤกษ์ที่เป็นต้นสังกัดของดาวเคราะห์ทั้งหมดเหล่านี้ ที่ปรับปรุงใหม่ โดยเฉพาะจากปฏิบัติการไกอา นักวิจัยจึงสามารถวิเคราะห์การกระจายของช่วงเวลาการผ่านหน้าได้ดีขึ้น

ภาพจากศิลปินแสดง Kepler-385 ระบบของดาวเคราะห์เจ็ดดวงที่พบในบัญชีรายชื่อว่าที่ดาวเคราะห์ที่พบโดยกล้องเคปเลอร์ฉบับใหม่

    ช่วงเวลาการผ่านหน้า(transit duration) เป็นเครื่องมือที่สำคัญในการตรวจสอบการกระจายตัวของดาวเคราะห์ เมื่อมีความเกี่ยวข้องกับความรี(eccentricity) ของวงโคจร ตั้งแต่ที่วงโคจรเป็นวงกลม(ความรีเป็น 0) จนถึงพวกที่มีวงโคจรเรียวยาว ดาวเคราะห์เกือบทั้งหมดมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะระบุความรีของพวกมันได้ทีละดวง แต่นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการที่สามารถแจกแจงการกระจายความรีในกลุ่มประชากรดาวเคราะห์ที่ผ่านหน้า นี่เป็นส่วนที่สำคัญของบัญชีเคปเลอร์ และก็ทำให้นักวิจัยได้ข้อสรุปใหม่ๆ มา หนึ่งในนั้นก็คือ ธรรมชาติของวงโคจรดาวเคราะห์ในระบบพหุดาวเคราะห์

      ในขณะที่การศึกษาก่อนหน้านี้ได้บอกว่าดาวเคราะห์ขนาดเล็กและระบบที่มีดาวเคราะห์ผ่านหน้ามากกว่า ดูจะมีความรีวงโคจรที่น้อยกว่า แต่ผลสรุปเหล่านั้นพึ่งพาแบบจำลองที่สลับซับซ้อน Eric Ford ผู้เขียนร่วมจากแผนกดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ที่เพนน์สเตท กล่าว ผลสรุปใหม่ของเราแสดงโดยตรงและไม่ได้พึ่งพาแบบจำลอง โดยบอกว่าระบบที่มีดาวเคราะห์ผ่านหน้ามากกว่า จะมีวงโคจรที่กลมมากกว่า

      ส่วนในแง่ของศักยภาพความสามารถในการเอื้ออาศัยได้นั้น Kepler-385 เป็นข้อยกเว้น ดาวเคราะห์ทั้ง 7 ดวงทั้งหมดอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้และอาบด้วยรังสีที่เข้มข้น ในความเป็นจริง ทั้งเจ็ดได้รับความร้อนจากดาวฤกษ์แม่ของพวกมันต่อพื้นที่ มากกว่าดาวเคราะห์ใดๆ ในระบบของเรา แต่งานใหม่ไม่ได้เกี่ยวข้องกับความสามารถในการเอื้ออาศัย มันเป็นแค่บัญชีรายชื่อเคปเลอร์อันใหม่ที่มีรายละเอียดและความเที่ยงตรงมากกว่าที่ทำก่อนหน้านี้

     ก็ผ่านไปกว่าทศวรรษแล้วนับตั้งแต่ที่เคปเลอร์หยุดรวบรวมข้อมูลจากพื้นที่สำรวจเป้าหมายของมัน ผู้เขียนเขียนในรายงาน อย่างไรซะ บัญชีรายชื่อว่าที่ดาวเคราะห์จากเคปเลอร์ก็ยังคงเป็นชุดข้อมูลดาวเคราะห์นอกระบบที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยทำมา ขณะนี้ เมื่อเรามีข้อมูลดาวเคราะห์ทั้งหมดเหล่านี้ที่ดีขึ้น ใครจะรู้ว่ามันจะสร้างผลงานอะไรออกมาอีก

     การสำรวจหลักของเคปเลอร์ยุติในปี 2013 และตามมาด้วยปฏิบัติการภาคต่อ K2 ซึ่งดำเนินงานจนถึงปี 2018 ข้อมูลจากเคปเลอร์ยังคงสร้างการค้นพบใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับกาแลคซีของเรา หลังจากที่ปฏิบัติการได้แสดงให้เราเห็นว่ามีดาวเคราะห์อยู่มากกว่าดาวฤกษ์ การศึกษาใหม่นี้ได้ให้ภาพที่ชัดเจนมากขึ้นว่าดาวเคราะห์แต่ละดวงและระบบต้นสังกัดของพวกมันมีสภาพอย่างไร ช่วยให้เรามีมุมมองเกี่ยวกับพิภพมากมายนอกระบบสุริยะของเราที่ดีขึ้น

แหล่งข่าว sciencealert.com : NASA just revealed a 7-planet system hiding in old mission data
                space.com : 7 scorching-hot exoplanets discovered circling the same star
                nasa.gov : scorching, seven-planet system revealed by new Kepler exoplanet list