สมาคมดาราศาสตร์ไทย

นักดาราศาสตร์จับภาพดาวเคราะห์แรกเกิด

นักดาราศาสตร์จับภาพดาวเคราะห์แรกเกิด

8 ก.ค. 2561
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เป็นเวลาหลายสิบปีมาแล้ว ที่นักดาราศาสตร์พยายามหาคำตอบว่า ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะกำเนิดขึ้นได้อย่างไร ทฤษฎีหนึ่งที่เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง มีชื่อว่า "สมมุติฐานเนบิวลา" ทฤษฎีนี้อธิบายว่า ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ รวมถึงวัตถุอื่นทั้งหมดในระบบสุริยะ มีต้นกำเนิดมาจากกลุ่มของฝุ่นในอวกาศเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ความโน้มถ่วงร่วมของฝุ่นทั้งหมดพาให้มันค่อย ๆ ไหลมาเกาะกันเป็นก้อนที่ใจกลาง ซึ่งต่อมาก็กลายเป็นดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่เหลือจากการสร้างดวงอาทิตย์ก็ยังคงโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยเกาะกลุ่มกันเป็นแผ่นดูคล้ายจาน ต่อมาวัสดุในจานนี้ก็มีการจับกันเป็นก้อนและพอกพูนจนใหญ่ขึ้นเป็นดาวเคราะห์ จานรอบดาวนี้จึงเรียกว่า จานกำเนิดดาวเคราะห์ 

แม้จะฟังดูเข้าที แต่ถ้าจะพิสูจน์ว่าถูกต้องหรือไม่ต้องมีหลักฐานสนับสนุน ด้วยความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ยุคใหม่ ช่วยให้นักดาราศาสตร์ถ่ายภาพวงแหวนฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์เกิดใหม่ได้หลายแห่ง การพบวงแหวนฝุ่นช่วยสนับสนุนทฤษฎีนี้ได้ในระดับหนึ่ง แต่ก็ยังไม่อาจชี้ขาดได้ว่าทฤษฎีนี้ถูกต้อง เพราะภาพถ่ายไม่ชัดเจนพอที่จะแสดงภาพของดาวเคราะห์ที่กำลังเกิดอยู่ภายในจานฝุ่นนั้น ถ้าจะให้ชัดเจนจริง ๆ ต้องได้ภาพจุดดาวเคราะห์ที่กำลังอยู่ในจานกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์

บัดนี้ สิ่งนั้นได้เกิดขึ้นแล้ว เมื่อนักดาราศาสตร์จากยุโรปคณะหนึ่ง ที่มีสมาชิกทั้งจากสถาบันดาราศาสตร์มักซ์พลังก์และหอสังเกตการณ์กับมหาวิทยาลัยอีกหลายแห่ง ได้ศึกษาภาพถ่ายดาวฤกษ์ดวงหนึ่งชื่อ พีดีเอส 70 (PDS 70) จากคลังภาพที่ถ่ายในย่านอินฟราเรดใกล้ที่ถ่ายโดยสเฟียร์ (SPHERE) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ในกล้องวีแอลที และจากกล้อง เอ็นไอซีไอ (NICI--Near-Infrared Coronagraphic Imager) บนกล้องเจมิไนใต้

ด้วยการใช้อุปกรณ์เหล่านี้ นักดาราศาสตร์คณะดังกล่าวจึงได้ภาพที่เหลือเชื่อของดาวเคราะห์ชื่อ พีดีเอส 70 บี (PDS 70b) ที่กำลังโคจรรอบดาวฤกษ์ โดยที่ตัวเองยังอยู่ในจานกำเนิดดาวเคราะห์ อยู่ห่างจากดาวแม่ราว 22 หน่วยดาราศาสตร์ หรือ พันล้านกิโลเมตร ใกล้เคียงกับระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงดาวยูเรนัส

ดาวพีดีเอส 70 เป็นดาวชนิดทีวัว (T Tauri) มวลต่ำ อยู่ในกลุ่มดาวคนครึ่งม้า ห่างจากโลกประมาณ 370 ปีแสง

จากการวัดความสว่างของ พีดีเอส 70 บี ในย่านความถี่ต่าง ๆ ด้วยสเฟียร์ จึงทราบว่าดาวเคราะห์ดวงนี้เป็นดาวยักษ์แก๊สมีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดีประมาณ เท่า อุณหภูมิพื้นผิวราว 1,000 องศาเซลเซียส จึงจัดเป็นดาวเคราะห์ต่างระบบประเภท "พฤหัสร้อน" 

ไม่เพียงแต่ได้ภาพของดาวเคราะห์เท่านั้น ยังพบว่าดาวเคราะห์ดวงนี้ได้ "เซาะ" จานกำเนิดดาวเคราะห์ที่มันอาศัยอยู่จนเป็นโพรงว่าง นั่นหมายความว่าดาวพีดีเอส 70 บี ยังคงโคจรอยู่ในระยะเดิมนับตั้งแต่กำเนิดขึ้นมา และน่าจะยังอยู่ในช่วงของการสะสมพอกพูนวัสดุให้ใหญ่และหนักขึ้น หรือกล่าวได้ว่า ดาวเคราะห์ดวงนี้ยังสร้างไม่เสร็จดี

นักดาราศาสตร์เคยพบช่องว่างในจานกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ดวงอื่นมาก่อนแล้วหลายแห่ง ซึ่งคาดว่าช่องว่างเหล่านั้นเกิดจากการกระทำของดาวเคราะห์ที่กำลังเกิดขึ้นอยู่ภายในจาน แต่ก็ไม่เคยมีหลักฐานสนับสนุนที่ชัดเจน จนกระทั่งครั้งนี้



ภาพดาวเคราะห์ชื่อ พีดีเอส 70 บี (จุดขาว) ที่กำลังก่อตัวขึ้นภายในจานกำเนิดดาวเคราะห์ของดาวพีดีเอส 70 (อยู่ในวงกลมดำกลางภาพ) ถ่ายโดยอุปกรณ์ชื่อสเฟียร์ของกล้องวีแอลที

ภาพดาวเคราะห์ชื่อ พีดีเอส 70 บี (จุดขาว) ที่กำลังก่อตัวขึ้นภายในจานกำเนิดดาวเคราะห์ของดาวพีดีเอส 70 (อยู่ในวงกลมดำกลางภาพ) ถ่ายโดยอุปกรณ์ชื่อสเฟียร์ของกล้องวีแอลที (จาก ESO/A. Müller et al.)

จานกำเนิดดาวเคราะห์ของดาวพีดีเอส <wbr>70 <wbr>ถ่ายในย่านอินฟราเรดใกล้โดยอุปกรณ์ชื่อสเฟียร์<br />

จานกำเนิดดาวเคราะห์ของดาวพีดีเอส 70 ถ่ายในย่านอินฟราเรดใกล้โดยอุปกรณ์ชื่อสเฟียร์
(จาก ESO/A. Müller, MPIA)