370 ปีแสงห่างจากเราระบบสุริยะกำลังสร้างดาวเคราะห์ทารก ดาวที่อยู่ตรงกลางนั้นมีอายุน้อยเพียงประมาณ 6 ล้านปีเท่านั้น และเด็กทารกนั้นเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่สองดวงซึ่งน่าจะเป็นทั้งดาวเคราะห์ก๊าซและการดูแลเกี่ยวกับก๊าซจากดิสก์ circumsolar ของดาว
ดาวฤกษ์แม่ในระบบนี้เรียกว่า PDS 70 PDS 70 นั้นมีขนาดเล็กกว่าและมีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ของเรามาก ดาวฤกษ์อายุน้อยดวงนี้เป็นดาว T Tauri ซึ่งโดยทั่วไปหมายความว่าพวกมันอายุน้อยมากและเพิ่งเริ่มต้นในชีวิต เนื่องจากมันยังเด็กมากดาวเคราะห์จึงยังอยู่ในกระบวนการก่อตัวเป็นวงโคจรรอบ ๆ และการเห็นดาวเคราะห์ตั้งไข่ยังคงก่อตัวเป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์เพิ่งจะเริ่มดีขึ้น
“ นี่เป็นการตรวจจับครั้งแรกที่ชัดเจนของระบบดาวเคราะห์สองดวงที่แกะสลักช่องว่างของดิสก์”
Julien Girard สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ
สิ่งที่ทำให้ภาพของดาวเคราะห์ที่ยังเยาว์วัยกำลังก่อตัวน่าสนใจก็คือมันเป็นหลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีอันยาวนานของเราว่าดาวเคราะห์ก่อตัวอย่างไรในระบบสุริยะอายุน้อย ทฤษฎีนั้นเรียกว่า Nebular Hypothesis และมันมีมานานหลายทศวรรษ แต่ไม่มีหลักฐานเชิงสังเกตการณ์ที่จะสนับสนุน
สมมติฐานของ Nebular
ดาวก่อตัวจากก้อนเมฆขนาดใหญ่ของไฮโดรเจนส่วนใหญ่เรียกว่าเมฆโมเลกุล เมฆโมเลกุลไม่แน่นอนและก๊าซมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันเป็นก้อน ในที่สุดหนึ่งในกลุ่มเหล่านี้เริ่มก้อนหิมะและใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อมันทำเช่นนั้นเมฆจะแผ่ออกมาเหมือนแพนเค้กและเริ่มหมุนและเมื่อกลุ่มก้อนกลางมีความหนาแน่นมากพอมันจะจุดประกายฟิวชั่นและดาวก็เกิดขึ้น ดาวหลายดวงอยู่ในระบบดาวคู่เมื่อดาวสองดวงก่อตัวจากเมฆโมเลกุล
แต่ดาวที่อยู่ตรงกลางไม่ใช่กลุ่มเดียว อื่น ๆ กระจุกขนาดเล็กก่อตัวขึ้นในก๊าซหมุนและพวกมันสามารถก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ได้ ดาวเคราะห์ก๊าซบางอย่างเช่นดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ในระบบสุริยะของเราเองอาจใหญ่มาก (บางครั้งนักดาราศาสตร์อ้างถึงดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ว่า "ดาวที่ล้มเหลว" เพราะพวกเขากำลังจะกลายเป็นดาว แต่ไม่สามารถไปถึงที่นั่นได้)
หากคุณสามารถตรึงกระบวนการที่นั่นได้คุณจะเห็นดาวฤกษ์อายุน้อยดวงหนึ่งใจกลางศูนย์กลางของกลุ่มเมฆที่หมุนวนของก๊าซ แต่ในก๊าซคุณจะเห็นช่องว่างที่มีรูปวงแหวนซึ่งดาวเคราะห์กำลังยุ่งกับการกวาดวัสดุและกลายเป็นดาวเคราะห์ที่ดี กระบวนการนั้นเรียกว่าการเพิ่มขึ้น และมันก็ไม่ได้เป็นเมฆโมเลกุลอีกต่อไปในตอนนี้มันถูกเรียกว่า "ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์" เพราะมันมีรูปร่างของดิสก์และดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นเอง
นั่นคือสิ่งที่นักดาราศาสตร์มองเห็น
เห็นดาวเคราะห์ที่เกิดขึ้นจริง
สิ่งที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับภาพใหม่เหล่านี้คือเราไม่เพียง แต่มองเห็นช่องว่างและวงแหวนที่ส่งสัญญาณการมีอยู่ของดาวเคราะห์เราสามารถเห็นดาวเคราะห์ที่แท้จริงได้ด้วยตนเอง และเป็นเพียงครั้งที่สองที่เราเห็นระบบดาวเคราะห์สองดวงทำให้เกิดช่องว่างในดิสก์ (ระบบดาวเคราะห์สี่ดวงที่เรียกว่า HR 8799 ถ่ายภาพในปี 2008)
“ เราประหลาดใจมากเมื่อเราพบดาวเคราะห์ดวงที่สอง”
Sebastiaan Haffert, ผู้เขียนหลัก, Leiden Observatory
Julien Girard จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์รัฐแมรี่แลนด์กล่าวว่านี่เป็นการตรวจจับครั้งแรกที่ชัดเจนของระบบดาวเคราะห์สองดวงที่แกะสลักช่องว่างของดิสก์
ในการศึกษาใหม่นี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy ฉบับวันที่ 3 มิถุนายนทีมนักดาราศาสตร์ใช้ MUSE Spectrograph บนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของหอดูดาวยุโรปใต้ (VLT)
การเห็นภายในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์เป็นงานที่ยาก ไม่เพียง แต่ดาวฤกษ์ที่สว่างมากเท่านั้นที่มีอำนาจเหนือภาพ แต่ก๊าซและฝุ่นในดิสก์ทั้งหมดสามารถป้องกันแสงที่มาจากดาวเคราะห์ที่ก่อตัวขึ้น เครื่องมือ MUSE มีอำนาจในการจัดเรียงของล็อคบนแสงที่ปล่อยออกมาจากไฮโดรเจนในเมฆซึ่งเป็นสัญญาณของไฮโดรเจนที่เพิ่มขึ้นในดาวเคราะห์ที่ยังคงก่อตัว
“ เรารู้สึกประหลาดใจมากเมื่อเราพบดาวเคราะห์ดวงที่สอง” เซบาสเตียนฮันเฟอร์ertจากหอดูดาวไลเดนผู้เขียนนำบนกระดาษกล่าว
“ ด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกเช่น ALMA, ฮับเบิล, หรือกล้องโทรทรรศน์ออปติคอลขนาดใหญ่ที่มีการปรับแบบออปติกเราจึงเห็นดิสก์ที่มีวงแหวนและช่องว่างอยู่ทั่ว คำถามที่เปิดอยู่มีดาวเคราะห์อยู่บ้างไหม? ในกรณีนี้คำตอบคือใช่” Girard อธิบาย
สิ่งที่ทีมพบคือดาวเคราะห์ที่เรียกว่า PDS 70c (ดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบเดียวกันที่เรียกว่า PDS 70b ถูกพบครั้งแรกเมื่อประมาณหนึ่งปีที่แล้ว)
ดาวเคราะห์ดวงใหม่ PDS 70c อยู่ใกล้ขอบด้านนอกของดิสก์และอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ประมาณ 3.3 พันล้านไมล์ นั่นเป็นระยะทางใกล้เคียงกับที่เนปจูนมาจากดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์มีการประมาณมวลเบื้องต้นของดาวเคราะห์เท่านั้น แต่พวกเขาประเมินว่า PDS 70c อยู่ระหว่างมวล 1 ถึง 10 เท่ามวลดาวพฤหัส
ดาวเคราะห์ที่ค้นพบก่อนหน้านี้ PDS 70b อยู่ห่างจากดาวฤกษ์ประมาณ 2 พันล้านไมล์ซึ่งใกล้เคียงกับดาวยูเรนัสในระบบสุริยะของเรา มวลอยู่ระหว่าง 4 ถึง 17 เท่ามวลของดาวพฤหัสบดี
ตอนนี้เรารอ สำหรับกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์
การรับภาพของดาวเคราะห์นอกระบบหนุ่มเหล่านี้เป็นอุบัติเหตุที่มีความสุขสำหรับสเปคโตรมิเตอร์ MUSE เครื่องมือนี้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อศึกษากาแลคซีและกระจุกดาว แต่พอปรากฎออกมามันก็เป็นการดีที่จะพบดาวเคราะห์นอกระบบในกระบวนการก่อตัว และอุบัติเหตุนั้นได้ช่วยย้ายสมมุติฐานของเนบูลัลจากสมมติฐานไปสู่ทฤษฎีที่ยอมรับได้
“ โหมดการสังเกตใหม่นี้ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อศึกษากาแลคซีและกระจุกดาวที่ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงขึ้น แต่โหมดใหม่นี้ยังเหมาะสำหรับการถ่ายภาพดาวเคราะห์นอกระบบซึ่งไม่ใช่โปรแกรมวิทยาศาสตร์ดั้งเดิมสำหรับเครื่องมือ MUSE” Haffert กล่าว
ในอนาคต (อนาคตที่ยังคงล่าช้าอยู่) กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (JWST) จะพัฒนาการศึกษาดาวเคราะห์วัยเยาว์ที่ก่อตัวขึ้นในดิสก์เหล่านี้ เมื่อไม่มีที่สิ้นสุดรอกล้องโทรทรรศน์อวกาศขั้นสูงไปแล้วพลังของมันควรจะอนุญาตให้นักดาราศาสตร์เป็นศูนย์ในความยาวคลื่นเฉพาะของแสงที่ปล่อยออกมาโดยการเพิ่มไฮโดรเจน
นั่นหมายความว่านักวิทยาศาสตร์จะสามารถวัดอุณหภูมิของก๊าซไฮโดรเจนในดิสก์รวมถึงความหนาแน่นของมัน การรู้ทั้งสองสิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจอย่างแท้จริงว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก่อตัวอย่างไร
แต่สำหรับตอนนี้อย่างน้อยเราก็มีภาพของดาวเคราะห์และเมื่อนักดาราศาสตร์มองดูกาแลคซีและดูระบบดาวอายุน้อยเหล่านี้และช่องว่างในดิสก์พวกเขามั่นใจได้ว่ามีดาวเคราะห์อยู่ที่นั่น
