แนวคิดของศิลปินเกี่ยวกับดาวเคราะห์คล้ายดาวพฤหัสโคจรรอบดาวฤกษ์ เครดิตรูปภาพ: NASA คลิกเพื่อขยาย
การใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซ่าทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดยมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ตรวจพบว่ามีช่องว่างที่ส่งเสียงดิสก์ฝุ่นรอบดาวฤกษ์อายุน้อยสองดวงซึ่งบ่งบอกว่าดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ก่อตัวขึ้นที่นั่น หนึ่งปีที่ผ่านมานักวิจัยเดียวกันนี้พบหลักฐานของ "ดาวเคราะห์ดวงแรก" รอบดาวฤกษ์อายุน้อยซึ่งท้าทายแบบจำลองของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ส่วนใหญ่เกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์
การค้นพบใหม่ใน Astrophysical Journal Letters ฉบับวันที่ 10 ไม่เพียง แต่ตอกย้ำความคิดที่ว่าดาวเคราะห์ยักษ์อย่างดาวพฤหัสก่อตัวเร็วกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ไว้มากนัก ระบบสุริยะ. ด้วยอายุเพียง 1 ล้านปีดาวดวงนี้จึงให้หน้าต่างที่เป็นเอกลักษณ์ว่าโลกของเราจะเป็นอย่างไร
“ GM Aurigae เป็นดวงอาทิตย์ที่มีอายุน้อยกว่ามากและช่องว่างในดิสก์นั้นมีขนาดใกล้เคียงกับขนาดของดาวเคราะห์ยักษ์ของเรา” แดนวัตสันศาสตราจารย์ฟิสิกส์และดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์กล่าว หัวหน้าทีมวิจัยของ Spitzer IRS Disks “ การมองมันก็เหมือนกับการดูรูปเด็กทารกของดวงอาทิตย์และระบบสุริยะรอบนอกของเรา” เขากล่าว
“ ผลลัพธ์ดังกล่าวเป็นความท้าทายสำหรับทฤษฎีการก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมา” Nuria Calvet ศาสตราจารย์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนและผู้เขียนรายงานกล่าว “ การศึกษาแบบนี้จะช่วยให้เราเข้าใจได้ดีขึ้นว่าดาวเคราะห์ชั้นนอกของเรารวมถึงคนอื่น ๆ ในจักรวาลก่อตัวอย่างไร”
“ ดาวเคราะห์เด็กน้อย” แห่งใหม่อาศัยอยู่ในการกวาดล้างที่พวกมันได้กำจัดออกไปในดิสก์รอบดาวฤกษ์ DM Tauri และ GM Aurigae ซึ่งอยู่ห่างออกไป 420 ปีแสงในกลุ่มดาวราศีพฤษภ ดิสก์เหล่านี้ถูกสงสัยว่าเป็นเวลาหลายปีที่จะมีรูกลางที่อาจเกิดจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตามสเปกตรัมใหม่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าช่องว่างนั้นว่างเปล่าและคมชัดมากจนการก่อตัวของดาวเคราะห์เป็นคำอธิบายที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับรูปร่างหน้าตาของพวกมัน
ยังไม่สามารถมองเห็นดาวเคราะห์ดวงใหม่ได้โดยตรง แต่เครื่องมือ Infrared Spectrograph (IRS) ของสปิตเซอร์แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าพื้นที่ของฝุ่นรอบดาวบางดวงหายไปโดยชี้ให้เห็นว่ามีดาวเคราะห์อยู่รอบตัว ฝุ่นในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ร้อนกว่าในใจกลางใกล้ดาวฤกษ์ดังนั้นจึงเปล่งแสงส่วนใหญ่ในช่วงความยาวคลื่นที่สั้นกว่าส่วนนอกสุดของดิสก์ ทีม IRS Disks พบว่ามีการขาดแสงอย่างฉับพลันของแสงที่แผ่ออกมาในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดสั้น ๆ ทั้งหมดแนะนำอย่างยิ่งว่าส่วนกลางของดิสก์นั้นขาดหายไป ดาวเหล่านี้มีอายุน้อยมากตามมาตรฐานของดาวฤกษ์อายุประมาณหนึ่งล้านปียังคงถูกล้อมรอบด้วยดิสก์ก๊าซของตัวอ่อน คำอธิบายเดียวที่เป็นไปได้สำหรับการไม่มีก๊าซที่อาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ ของดาวฤกษ์คือดาวเคราะห์ที่น่าจะเป็นดาวก๊าซยักษ์ใหญ่อย่างดาวพฤหัสของเรากำลังโคจรรอบดาวฤกษ์และ "กวาด" แก๊สในระยะทางนั้น ดาว.
เช่นเดียวกับการค้นพบดาวเคราะห์อายุน้อยเมื่อปีที่แล้วการสำรวจเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความท้าทายต่อทฤษฎีการก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์ทั้งหมดโดยเฉพาะอย่างยิ่งรูปแบบ "การเพิ่มคอแกน" ซึ่งดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกสร้างขึ้นด้วยการเพิ่มมวลวัตถุขนาดเล็ก มีเวลามากขึ้นในการสร้างดาวเคราะห์ยักษ์กว่าอายุของระบบเหล่านี้
ทีม IRS Disks ค้นพบสิ่งที่อยากรู้เกี่ยวกับ GM Aurigae แทนที่จะเป็นการล้างศูนย์กลางของดิสก์ฝุ่นอย่างง่าย ๆ เช่นเดียวกับที่ศึกษาในกรณีอื่น ๆ จีเอ็ม Aurigae มีช่องว่างที่ชัดเจนในดิสก์ที่แยกดิสก์ด้านนอกที่หนาแน่นและเต็มไปด้วยฝุ่นออกจากด้านในที่บอบบาง นี่อาจเป็นระยะกลางเมื่อดาวเคราะห์ดวงใหม่กำจัดฝุ่นรอบตัวและนำไปสู่การล้างกลางที่สมบูรณ์เช่นดิสก์ "ดาวเคราะห์ดวงอื่น" หรืออาจเป็นผลมาจากดาวเคราะห์หลายดวงก่อตัวขึ้นในระยะเวลาอันสั้นและกวาดออก ฝุ่นในแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น
จีเอ็ม Aurigae มีมวลดวงอาทิตย์ -a ใกล้เคียงกันถึง 1.05 เท่าดังนั้นมันจะพัฒนาเป็นดาวที่คล้ายกับดวงอาทิตย์มาก หากมันถูกซ้อนทับกับระบบสุริยะของเราช่องว่างที่ค้นพบจะขยายวงกว้างออกจากวงโคจรของดาวพฤหัส (460 ล้านไมล์) ไปยังวงโคจรของดาวยูเรนัส (1.7 พันล้านไมล์) นี่เป็นช่วงเดียวกับที่ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ในระบบของเราปรากฏ ดาวเคราะห์ที่ไม่ใช่แก๊สยักษ์ขนาดเล็กโลกที่มีหินเช่นโลกจะไม่กวาดวัตถุมากเท่านี้และจะไม่สามารถตรวจพบได้จากการไม่มีฝุ่น
กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์เปิดตัวสู่วงโคจรในวันที่ 25 สิงหาคม 2546 ทีมวิจัย IRS Disks นำโดยสมาชิกที่สร้างสเปคโตรกราฟอินฟราเรดของสปิตเซอร์และรวมถึงนักดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์มหาวิทยาลัยคอร์เนลล์มหาวิทยาลัยมิชิแกน มหาวิทยาลัยเม็กซิโก, มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย, วิทยาลัยอิธาก้า, มหาวิทยาลัยอริิและยูซีแอลเอ ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA ในเมืองพาซาดีนารัฐแคลิฟอร์เนียจัดการภารกิจกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ให้กับคณะผู้แทนคณะวิทยาศาสตร์ของนาซ่าในวอชิงตัน ปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ดำเนินการที่ศูนย์วิทยาศาสตร์สปิตเซอร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียและในพาซาดีนา
