เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้สังเกตอย่างละเอียดถึงกระบวนการที่ก่อให้เกิดดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ในระบบสุริยะที่เพิ่งตั้งขึ้นใหม่ การใช้กล้องโทรทรรศน์ Keck ทั้งสองบน Mauna Kea ในฮาวายมีเครื่องมือที่ออกแบบมาเป็นพิเศษชื่อว่า ASTRA (ASTrometric และ Astronomy Reference-Phase ดาราศาสตร์) Joshua Eisner จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาและเพื่อนร่วมงานของเขาสามารถมองลึกเข้าไปในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ - เมฆที่หมุนวนของก๊าซและ ฝุ่นที่ป้อนดาวฤกษ์ที่กำลังเติบโตในใจกลางและท้ายที่สุดก็รวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์และดาวเคราะห์น้อยเพื่อก่อตัวเป็นระบบสุริยะ สิ่งที่พวกเขาเห็นคือให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการที่ก๊าซไฮโดรเจนจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์กลายเป็นดาวฤกษ์
เพื่อให้ได้ความละเอียดที่ละเอียดมากซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการสังเกตกระบวนการที่เกิดขึ้นที่รอยต่อระหว่างดาวฤกษ์กับดิสก์ที่อยู่โดยรอบ 500 ปีแสงจากโลกทีมได้รวมแสงจากกล้องโทรทรรศน์ Keck สองดวงซึ่งให้ความละเอียดเชิงมุมที่ละเอียดกว่าของฮับเบิล . Eisner และทีมของเขายังใช้เทคนิคที่เรียกว่า spectro-astrometry เพื่อเพิ่มความละเอียดมากขึ้น ด้วยการวัดแสงที่เปล่งออกมาจากดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันด้วยกระจกเงาของ Keck และจัดการกับมันต่อไปด้วย ASTRA นักวิจัยได้บรรลุความต้องการในการสังเกตกระบวนการในใจกลางของระบบสุริยะที่เพิ่งตั้งขึ้นใหม่
“ ความละเอียดเชิงมุมที่คุณสามารถทำได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนั้นหยาบเกินไปประมาณ 100 เท่าที่จะสามารถมองเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นนอกดาวฤกษ์เริ่มใหม่ซึ่งไม่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเรามากนัก” ไอเซนเนอร์กล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่งแม้แต่ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้พอที่จะนำมาพิจารณาในพื้นที่ใกล้เคียงของระบบสุริยะของเราก็จะปรากฏเป็นหยดที่ไม่มีรูปร่าง
ด้วยเทคนิคใหม่นี้ทีมสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างการแจกแจงของก๊าซส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฝุ่นละอองจึงสามารถแก้ไขคุณสมบัติของดิสก์ได้
“ เราสามารถเข้าใกล้ดาวได้จริง ๆ และดูที่ส่วนต่อประสานระหว่างดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยแก๊สกับดาว” Eisner กล่าว
ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ก่อตัวในแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์เมื่อเมฆโมเลกุลก๊าซและอนุภาคฝุ่นเริ่มยุบตัวภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง
เริ่มแรกการหมุนอย่างช้าๆมวลและแรงโน้มถ่วงของเมฆที่เพิ่มขึ้นทำให้มันมีความหนาแน่นและกะทัดรัดมากขึ้น การเก็บรักษาโมเมนตัมการหมุนจะเพิ่มความเร็วให้กับเมฆเมื่อมันหดตัวเหมือนนักสเก็ตลีลาที่หมุนเร็วขึ้นเมื่อเธอดึงแขนของเธอ แรงเหวี่ยงเหวี่ยงเมฆลงในดิสก์หมุนของก๊าซและฝุ่นหมุนวนในที่สุดก็ก่อให้เกิดดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ของพวกเขาในระนาบเดียวกัน
นักดาราศาสตร์รู้ว่าดาวได้มวลโดยการรวมก๊าซไฮโดรเจนบางส่วนในดิสก์ที่ล้อมรอบพวกมันในกระบวนการที่เรียกว่าการสะสมเพิ่มซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในสองวิธี
ในฉากหนึ่งก๊าซจะถูกกลืนเข้าไปเมื่อมันถูกล้างขึ้นไปยังพื้นผิวที่ร้อนแรงของดาว
ในสถานการณ์ที่สองมีความรุนแรงมากขึ้นสนามแม่เหล็กที่พัดจากดาวฤกษ์ผลักก๊าซกลับเข้ามาและทำให้เกิดการรวมตัวกันทำให้เกิดช่องว่างระหว่างดาวฤกษ์กับดิสก์โดยรอบ แทนที่จะซัดที่พื้นผิวดาวฤกษ์อะตอมไฮโดรเจนจะเดินทางไปตามแนวสนามแม่เหล็กราวกับอยู่บนทางหลวงกลายเป็นความร้อนที่สูงและแตกตัวเป็นไอออนในกระบวนการนี้
“ เมื่อถูกขังอยู่ในสนามแม่เหล็กของดาวก๊าซจะถูกส่งไปตามช่องทางที่ชี้ขึ้นไปด้านบนและใต้ระนาบของดิสก์” Eisner อธิบาย “ จากนั้นวัสดุจะชนเข้ากับบริเวณขั้วโลกของดาวด้วยความเร็วสูง”
ในนรกนี้ซึ่งปลดปล่อยพลังงานของระเบิดปรมาณูขนาดฮิโระชิมะนับล้านทุก ๆ วินาทีการไหลของแก๊สโค้งบางส่วนถูกขับออกจากดิสก์และพ่นออกไปในอวกาศเมื่อลมระหว่างดวงดาว
“ เราต้องการที่จะเข้าใจว่าวัสดุก่อตัวขึ้นบนดาวได้อย่างไร” Eisner กล่าว “ กระบวนการนี้ไม่เคยวัดโดยตรง”
ทีมของ Eisner ชี้กล้องโทรทรรศน์ที่ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ 15 แห่งซึ่งมีดาวฤกษ์อายุน้อยซึ่งมีมวลแตกต่างกันระหว่างครึ่งหนึ่งถึง 10 เท่าของดวงอาทิตย์ของเรา
“ เราสามารถแยกแยะได้ว่าในกรณีส่วนใหญ่ก๊าซแปลงพลังงานจลน์บางส่วนเป็นแสงที่อยู่ใกล้กับดาวมากที่สุด” เขากล่าวสัญญาณบ่งบอกถึงสถานการณ์การเพิ่มความรุนแรงมากขึ้น
“ ในกรณีอื่นเราเห็นหลักฐานของลมที่ถูกปล่อยออกสู่อวกาศพร้อมกับวัตถุที่เพิ่มขึ้นบนดาว” Eisner กล่าว “ เรายังพบตัวอย่าง - รอบดาวฤกษ์มวลสูงมากซึ่งดิสก์อาจไปถึงพื้นผิวของดาวฤกษ์ได้”
ระบบสุริยะที่นักดาราศาสตร์เลือกสำหรับการศึกษานี้ยังคงอายุน้อยอาจมีอายุไม่กี่ล้านปี
“ ดิสก์เหล่านี้จะอยู่อีกประมาณสองสามล้านปี” Eisner กล่าว “ ในเวลานั้นดาวเคราะห์ดวงแรกซึ่งเป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์คล้ายกับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์อาจก่อตัวขึ้นโดยใช้วัสดุดิสก์จำนวนมาก”
ดาวเคราะห์หินที่เป็นของแข็งมากขึ้นเช่นโลกดาวศุกร์หรือดาวอังคารจะไม่ได้อยู่ในพื้นที่จนกว่าจะถึงเวลาต่อมา
“ แต่หน่วยการสร้างสำหรับสิ่งเหล่านี้สามารถก่อตัวขึ้นได้ในขณะนี้” เขากล่าวซึ่งเป็นสาเหตุที่การวิจัยครั้งนี้มีความสำคัญต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีที่ระบบสุริยะก่อตัวขึ้น
“ เราจะดูว่าเราสามารถทำการตรวจวัดโมเลกุลอินทรีย์และน้ำในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่คล้ายกันได้หรือไม่” เขากล่าว “ สิ่งเหล่านั้นอาจเป็นดาวเคราะห์ที่มีเงื่อนไขในการสะสมชีวิต”
บทความของทีมได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical
กระดาษ: Eisner และคณะ แก๊สไฮโดรเจนที่มีการแก้เชิงพื้นที่และเชิงสเปกตรัมภายในระยะ 0.1 AU ของ T Tauri และ Herbig Ae / Be Stars
ที่มา: มหาวิทยาลัยอริิ
