ภาพถ่ายจากดาวเคราะห์ดวงใหม่ที่น่าทึ่งเป็นครั้งแรก

ทศวรรษที่ผ่านมามุมมองที่เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าระบบสุริยะของเราก่อตัวขึ้นอย่างไรคือการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับเนบิวลา ตามทฤษฎีนี้ดวงอาทิตย์ดาวเคราะห์และวัตถุอื่น ๆ ทั้งหมดในระบบสุริยะก่อตัวขึ้นจากวัสดุคลุมเครือหลายพันล้านปีก่อน ฝุ่นนี้ประสบกับแรงดึงดูดยุบตัวที่ศูนย์กลางก่อตัวดวงอาทิตย์ของเราในขณะที่วัสดุอื่น ๆ ก่อตัวเป็นวงแหวนเศษดาวฤกษ์ที่รวมตัวกันก่อตัวเป็นดาวเคราะห์

ต้องขอบคุณการพัฒนากล้องโทรทรรศน์สมัยใหม่ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถตรวจสอบระบบดาวอื่น ๆ เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ได้ น่าเสียดายที่ในกรณีส่วนใหญ่นักดาราศาสตร์สามารถสังเกตเห็นวงแหวนที่อยู่รอบ ๆ ดาวฤกษ์ด้วยคำใบ้ของดาวเคราะห์ในการก่อตัวเท่านั้น เมื่อไม่นานมานี้มีทีมนักดาราศาสตร์ชาวยุโรปที่สามารถจับภาพดาวเคราะห์ดวงแรกเกิดเท่านั้นแสดงให้เห็นว่าวงแหวนเศษซากเป็นแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์

การวิจัยของทีมปรากฏในเอกสารสองฉบับที่เผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ บรรดาศักดิ์เรื่อง“ การค้นพบดาวเคราะห์ที่มีมวลมากภายในช่องว่างของแผ่นดิสก์ช่วงเปลี่ยนผ่านรอบ PDS 70” และ“ ลักษณะของวงโคจรและบรรยากาศของดาวเคราะห์ภายในช่องว่างของแผ่นดิสก์ PDS 70” ทีมที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาทั้งสองรวมสมาชิกจากสถาบัน Max Planck สำหรับดาราศาสตร์ (MPIA) เช่นเดียวกับหอดูดาวและมหาวิทยาลัยหลายแห่ง

เพื่อการศึกษาของพวกเขาทีมเลือก PDS 70b ดาวเคราะห์ที่ถูกค้นพบในระยะทาง 22 หน่วยดาราศาสตร์ (AUs) จากดาวฤกษ์แม่ของมันและเชื่อกันว่าเป็นวัตถุที่เพิ่งเกิดขึ้นใหม่ ในการศึกษาครั้งแรก - ซึ่งนำโดย Miriam Keppler จาก Max Planck Institute for Astronomy - ทีมระบุว่าพวกเขาศึกษาดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาว PDS 70 ได้อย่างไร

PDS 70 เป็นดาว T Tauri ที่มีมวลน้อยตั้งอยู่ในกลุ่มดาว Centaurus ห่างจากโลกประมาณ 370 ปีแสง การศึกษานี้ดำเนินการโดยใช้ภาพเก็บถาวรในแถบอินฟราเรดใกล้ที่ถ่ายโดยเครื่องมือ Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument (SPHERE) บนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) และ Imager Coronagraphic Imager .

ด้วยการใช้เครื่องมือเหล่านี้ทีมได้ทำการตรวจจับดาวเคราะห์น้อยดวงแรก (PDS 70b) ที่โคจรรอบแรกภายในช่องว่างในแผ่นดาวเคราะห์ก่อตัวดาวฤกษ์ของมันและอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ศูนย์กลางประมาณสามพันล้านกิโลเมตร (1.86 พันล้านไมล์) - ระยะทางเดียวกันระหว่างดาวยูเรนัส และดวงอาทิตย์ ในการศึกษาที่สองนำโดย Andre Muller (เช่นจาก MPIA) ทีมอธิบายว่าพวกเขาใช้เครื่องมือ SPHERE เพื่อวัดความสว่างของดาวเคราะห์ในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอย่างไร

จากสิ่งนี้พวกเขาสามารถระบุได้ว่า PDS 70b เป็นก๊าซยักษ์ที่มีมวลดาวพฤหัสประมาณเก้าดวงและอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 1,000 ° C (1832 ° F) ทำให้มันเป็น "Hot Super-Jupiter" โดยเฉพาะ ดาวเคราะห์จะต้องมีอายุน้อยกว่าดาวฤกษ์แม่ของมันและอาจจะยังเติบโตอยู่ ข้อมูลยังระบุว่าดาวเคราะห์ถูกล้อมรอบด้วยเมฆที่เปลี่ยนแปลงการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากแกนกลางดาวเคราะห์และชั้นบรรยากาศ

ต้องขอบคุณเครื่องมือขั้นสูงที่ใช้ทีมก็สามารถได้รับภาพของดาวเคราะห์และระบบของมัน ดังที่คุณเห็นจากภาพ (โพสต์ที่ด้านบน) และวิดีโอด้านล่างดาวเคราะห์จะมองเห็นเป็นจุดสว่างทางด้านขวาของกึ่งกลางภาพที่ดำคล้ำ พื้นที่มืดนี้เกิดจากการทำแผนที่ซึ่งบล็อกแสงจากดาวเพื่อที่ทีมจะสามารถตรวจจับคู่หูที่ซีดกว่าได้

ในฐานะที่เป็น Miriam Keppler นักเรียนหลังปริญญาเอกที่ MPIA อธิบายในแถลงการณ์ ESO ล่าสุด:

“ แผ่นดิสก์รอบดาวฤกษ์อายุน้อยเหล่านี้เป็นแหล่งกำเนิดของดาวเคราะห์ แต่มีเพียงการสังเกตเพียงไม่กี่อย่างเท่านั้นที่ตรวจพบคำใบ้ของดาวเคราะห์เด็กในนั้น ปัญหาคือว่าจนถึงปัจจุบันผู้สมัครดาวเคราะห์เหล่านี้ส่วนใหญ่อาจมีคุณสมบัติในแผ่นดิสก์”

นอกเหนือจากการพบดาวเคราะห์อายุน้อยแล้วทีมวิจัยยังตั้งข้อสังเกตอีกว่ามันได้สร้างแผ่นดิสก์ดาวเคราะห์ก่อตัวที่โคจรรอบดาวฤกษ์ โดยพื้นฐานแล้ววงโคจรของดาวเคราะห์ได้ติดตามหลุมยักษ์ที่อยู่ตรงกลางของแผ่นดิสก์หลังจากสะสมวัสดุจากมัน ซึ่งหมายความว่า PDS 70 b ยังคงอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกับสถานที่เกิดมีแนวโน้มที่จะยังคงสะสมวัสดุและจะยังคงเติบโตและเปลี่ยนแปลง

นักดาราศาสตร์ได้ทราบถึงช่องว่างเหล่านี้ในแผ่นดาวเคราะห์ก่อตัวและคาดการณ์ว่าพวกมันถูกสร้างขึ้นโดยดาวเคราะห์ ในที่สุดพวกเขาก็มีหลักฐานสนับสนุนทฤษฎีนี้ ดังที่AndréMüllerอธิบาย:

“ผลลัพธ์ของ Keppler ทำให้เรามีหน้าต่างใหม่สู่การวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ในระยะแรกและซับซ้อน เราต้องสังเกตดาวเคราะห์ในแผ่นดิสก์ของดาวฤกษ์อายุน้อยเพื่อทำความเข้าใจกระบวนการที่อยู่เบื้องหลังการก่อตัวดาวเคราะห์“

การศึกษาเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ต่อนักดาราศาสตร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันมาถึงแบบจำลองเชิงทฤษฎีของการก่อตัวดาวเคราะห์และวิวัฒนาการ โดยการพิจารณาคุณสมบัติของชั้นบรรยากาศและกายภาพของดาวเคราะห์นักดาราศาสตร์สามารถทดสอบลักษณะสำคัญของสมมติฐานของ Nebular การค้นพบดาวเคราะห์อายุน้อยที่มีฝุ่นปกคลุมนี้จะไม่เกิดขึ้นถ้าไม่ใช่เพราะความสามารถของเครื่องมือ SPHERE ของ ESO

เครื่องมือนี้ศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบและดิสก์รอบดาวฤกษ์ใกล้เคียงโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายภาพความเปรียบต่างสูง แต่ยังต้องอาศัยกลยุทธ์ขั้นสูงและเทคนิคการประมวลผลข้อมูล นอกเหนือจากการปิดกั้นแสงจากดาวฤกษ์ที่มีรูปร่างเป็นทรงกลม SPHERE ยังสามารถกรองสัญญาณของกลุ่มดาวเคราะห์ที่กำลังจางหายไปรอบ ๆ ดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีความยาวคลื่นและยุคต่างๆ

ในฐานะศ. โทมัสเฮนนิ่ง - ผู้อำนวยการ MPIA ผู้ร่วมลงทุนในตราสาร SPHERE ชาวเยอรมันและนักเขียนอาวุโสในการศึกษาทั้งสอง - ระบุไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ MPIA ล่าสุด:

“ หลังจากสิบปีของการพัฒนาเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ทรงพลังเช่น SPHERE การค้นพบนี้แสดงให้เราเห็นว่าในที่สุดเราก็สามารถค้นหาและศึกษาดาวเคราะห์ได้ในเวลาที่มีการก่อตัว นั่นคือการเติมเต็มความฝันอันยาวนาน "

การสำรวจในอนาคตของระบบนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถทดสอบด้านอื่น ๆ ของแบบจำลองการก่อตัวดาวเคราะห์และเรียนรู้เกี่ยวกับประวัติศาสตร์ยุคแรกของระบบดาวเคราะห์ ข้อมูลนี้จะไปอีกไกลในการพิจารณาว่าระบบสุริยะของเราก่อตัวและพัฒนาในช่วงแรก ๆ ของประวัติศาสตร์อย่างไร