ด้วยเครื่องมือใหม่นักดาราศาสตร์กำลังเติมชิ้นส่วนทั้งหมดที่จะช่วยอธิบายว่าดาวเคราะห์ก่อตัวจากดิสก์ก๊าซและฝุ่นละอองรอบ ๆ ดาวฤกษ์เกิดใหม่ได้อย่างไร แต่นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดิสก์โปรโตดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่ปฏิเสธที่จะเติบโต มีอายุ 25 ล้านปีและยังไม่ได้เปลี่ยนเป็นดาวเคราะห์ Lee Hartmann อยู่กับศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด - สมิ ธ โซเนียนและผู้เขียนหลักบนกระดาษประกาศการค้นพบ
ฟังการสัมภาษณ์: ดิสก์ดาวเคราะห์ที่ปฏิเสธที่จะเติบโต (6 MB)
หรือสมัครสมาชิก Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: คุณพบดิสก์ดาวเคราะห์ที่เก่าแก่ที่สุด คุณช่วยให้ฉันรู้สึกว่ามันผิดปกตินี้ได้อย่างไร
Lee Hartmann: นี่เป็นดิสก์ดาวเคราะห์หรือดาวเคราะห์ก่อกำเนิดที่เก่าแก่ที่สุด สิ่งที่เก่าแก่ที่สุดที่เราเคยพบมาก่อนเป็นสิ่งที่มีอายุประมาณ 10 ล้านปีดังนั้นนี่คือประมาณ 2 ถึง 2.5 เท่าเท่าที่เราพบมาก่อน
เฟรเซอร์: นั่นเป็นเรื่องน่าประหลาดใจหรือเปล่าที่ได้ค้นพบสิ่งเก่า ๆ
Hartmann: ใช่ดูเหมือนว่าดาวครึ่งดวงหรือมากกว่านั้นมีดิสก์ฝุ่นเต็มไปด้วยสิ่งที่จะสร้างดาวเคราะห์ ตอนอายุประมาณหนึ่งล้านปีหรือมากกว่านั้น จากนั้นประมาณ 10 ล้านปีหรือมากกว่านั้นคุณจะชอบ 10% ของดาวทั้งหมดหรือแม้แต่น้อยกว่านั้น ดังนั้นเมื่อต้องการค้นหาสิ่งนี้สองครั้งอายุก็น่าทึ่งจริงๆ เราคิดว่าภายใน 20 ล้านปีที่ผ่านมาเราจะลดลงเหลือศูนย์สำหรับทุกสิ่งที่ยังคงมีฝุ่นอยู่รอบ ๆ ซึ่งเป็นเหมือนดิสก์ดาวเคราะห์
Fraser: สิ่งใดที่ทำให้ดิสก์มีเสถียรภาพได้นาน
Hartmann: มันไม่ชัดเจนจริงๆ ระบบศูนย์กลางในกรณีนี้เป็นดาวคู่แบบปิดจริงและเป็นไปได้ - ไม่เหมือนดาวดวงเดียวในระบบสุริยะของเรา - มีดาวมวลมวลเกือบสองเท่าที่โคจรรอบในวงโคจรที่ใกล้และแม้ว่าขนาดของบางแห่ง ระหว่างวงโคจรของดาวพุธกับวงโคจรของดาวศุกร์ ขนาดนั้น นั่นอาจเป็นสิ่งที่ปั่นป่วนเพราะดาวแต่ละดวงมีแรงโน้มถ่วงของตัวเองและเมื่อพวกมันเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ พวกเขาก็อาจจะปั่นดิสก์และทำให้อนุภาคสั่น สิ่งที่เราคิดว่าเกิดขึ้นเพื่อสร้างดาวเคราะห์ก็คือฝุ่นฝุ่นกระต่ายตัวเล็ก ๆ ชนิดของไม้ที่เป็นไฟฟ้าสถิตในก้อนเล็ก ๆ จากนั้นมันก็จะขยายใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ และมันทำให้หินและจากนั้นก็ทำให้สิ่งต่าง ๆ เป็นเหมือนดาวเคราะห์น้อยและในที่สุดก็เป็นดาวเคราะห์ และดาวเคราะห์ก่อตัวเวทีคือสิ่งที่จริง ๆ แล้วล้างออกฝุ่นทั้งหมดนี้ และเพื่อให้กระบวนการนั้นมีความคิดที่ละเอียดอ่อนมากและสิ่งต่าง ๆ ก็สงบลงในช่วงเวลานับพันถึงล้านปี เป็นไปได้ว่าถ้าคุณปั่นป่วนเล็กน้อยทำให้อนุภาคถูกหยุดไว้พวกมันจะไม่เกาะติดกันและจะไม่ผ่านกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์อื่น ๆ เหมือนดาวฤกษ์อื่น ๆ
Fraser: สิ่งนี้จะเป็นเรื่องธรรมดาได้อย่างไร เนื่องจากนี่เป็นสิ่งที่เก่าแก่ที่สุดที่ถูกค้นพบคุณคิดว่ามีคนอื่นในบริเวณใกล้เคียงหรือเป็นเพียงความบังเอิญทั้งหมดหรือไม่
ฮาร์ตมันน์: มันยากที่จะจินตนาการว่ามีเพียงสิ่งเดียวในกาแลคซีทั้งจักรวาล แต่สิ่งนี้จะต้องเกิดขึ้นน้อยมากเท่าที่เราจะบอกได้ เราสามารถเห็นกลุ่มดาวขนาดใหญ่ที่มีอายุ 30 ล้านปี 50 ล้านปีอายุ 100 ล้านปีและพวกเขาไม่พบอะไรเช่นนี้ในดาวฤกษ์หลายร้อยหรือหลายพันดวง อาจเป็น 1 ใน 1,000 หรืออาจเป็นอย่างนั้นก็ได้ นั่นเป็นสิ่งที่ฉันเดา แต่มันยากที่จะรู้ เราไม่ได้มองสิ่งเหล่านี้อย่างระมัดระวัง เราไม่สามารถทำได้จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์มีความไวมากกว่าสิ่งอื่นใดที่เราสามารถทำได้มาก่อน มันเป็นเพียงปัจจัยหลายร้อยหลายพันเท่าที่ความสามารถของเราในการตรวจจับแหล่งที่จาง ๆ อย่างนี้ก็คือ เราเพิ่งทำตามขั้นตอนแรกของเด็กเพื่อสำรวจสิ่งที่อยู่ในนั้นและในละแวกของเราเอง ด้วยกล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์พวกเขาเริ่มดูกลุ่มอื่น ๆ เหล่านี้พวกเขายืนยันว่าอายุสองเท่าของระบบนี้น้อยกว่า 1 ใน 1,000 เป็นเช่นนั้น มันเป็นระบบที่ไม่เหมือนใคร เราต้องจับมันในสถานการณ์พิเศษบางอย่าง
Fraser: คุณคิดว่ามันจะเป็นเช่นนี้ต่อไปอีกเป็นล้าน ๆ ล้านปี นี่มันอายุยังน้อยอยู่หรือเปล่า?
Hartmann: นี่คือสิ่งที่เราไม่เข้าใจเป็นอย่างดี และหนึ่งในเหตุผลในการศึกษาระบบเหล่านี้คือเราต้องการความช่วยเหลือมากมายในการทำความเข้าใจฟิสิกส์ของสิ่งนี้ ฟิสิกส์ของการที่ดาวเคราะห์ก่อตัวจากกระต่ายฝุ่นโดยทั่วไปเพื่อเริ่มต้นด้วย มันเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนเช่นนี้และมีทุกสิ่งที่เราไม่เข้าใจว่าเราจำเป็นต้องมีการสำรวจสิ่งเหล่านี้มากขึ้น ฉันไม่รู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับระบบนี้ ความคิดเห็นของฉันคือว่ามันอาจจะไม่ไปต่อและจับตัวเป็นดาวเคราะห์ถ้ามันไม่ได้ทำไปแล้ว ทฤษฎีแสดงให้เห็นว่ามีเกณฑ์ที่คุณต้องปฏิบัติตาม คุณต้องมีของเพียงพอที่จะทำให้มันเกิดขึ้นจริง ๆ ต้องผ่านร่างการสร้างร่างที่ใหญ่กว่าซึ่งสามารถกวาดฝุ่นที่เล็กกว่าทั้งหมดออกไปและล้างดิสก์ หากคุณไม่ได้รับถึงเกณฑ์ดังกล่าวคุณอาจไม่เคยสร้างดาวเคราะห์ใด ๆ ฉันเดาว่ามันอาจจะแค่ปีเตอร์ออกมาและเม็ดฝุ่นบางอันอาจถูกเป่าออกหรือหมุนวนเป็นเกลียวอย่างช้าๆเข้าไปในดาวฤกษ์และนั่นก็เป็นจุดสิ้นสุดของมัน แต่เราไม่เข้าใจจริงๆ
เฟรเซอร์: เคยเห็นดาวเคราะห์ก่อตัวดิสก์รอบระบบดาวคู่มาก่อนหรือไม่?
Hartmann: ใช่ถ้าฉันมีสิทธิ์บอกว่าเรากำลังสมมติว่าดิสก์เหล่านี้สร้างดาวเคราะห์ เรายังไม่มีปืนสูบบุหรี่ที่สมบูรณ์ที่จะบอกว่าดิสก์ฝุ่นเหล่านี้สร้างดาวเคราะห์ได้จริง ฉันคิดว่ามันน่าจะเป็นโอกาสที่ดีมากเพราะเราเห็นฝุ่นที่กระจายตัวอยู่รอบดาวฤกษ์อายุน้อยมากแล้วมันก็หายไปหมด เรารู้ว่าเราต้องจับตัวเป็นก้อนฝุ่นและได้ของเล็ก ๆ น้อย ๆ และนำไปเป็นสิ่งใหญ่เพื่อสร้างดาวเคราะห์ นั่นคือสมมติฐานที่เรากำลังทำอยู่ แต่ฉันแค่อยากจะบอกว่าเรายังไม่ได้เชื่อมโยงจุดต่าง ๆ ในปัญหานั้น
Fraser: ใช่แล้วมีการเห็นดิสก์รอบ ๆ ระบบไบนารีเช่นนี้หรือไม่?
Hartmann: ใช่พวกเขามี ปัญหานี้โดยทั่วไปแล้วคุณไม่สามารถมีดิสก์ที่มีขนาดวงโคจรเท่ากันกับวงโคจรแบบไบนารี ดาวดวงอื่นจะกลืนฝุ่นทั้งหมดหรือระเหยออกไปหรือระเบิดมันออกไป ในทางกลับกันถ้าคุณมีไบนารี่กว้างมากหากคุณมีบางสิ่งที่ดาวอีกดวงอยู่ไกลมากคุณสามารถมีดิสก์ที่อยู่ในไบนารี่นั้นได้และมันก็ไม่ทราบว่ามีดาวอื่นโคจรอยู่รอบ ๆ เราโคจรรอบดวงอาทิตย์และดาวพฤหัสอยู่ที่หน่วยดาราศาสตร์หลายแห่งและนั่นทำให้เกิดการก่อกวนเพียงเล็กน้อยบนวงโคจรของโลก ในทำนองเดียวกันคุณอาจมีระบบที่ดาวสองดวงอยู่ใกล้กันและดิสก์อยู่นอกพื้นที่ห่างไกล ดังนั้นสำหรับดิสก์นั้นมันเกือบจะดูเหมือนว่ามีดาวดวงเดียว มันไม่ได้เป็นอย่างนั้นเพราะดาวทั้งสองกำลังโคจรรอบ ๆ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจึงทำให้ดาวขึ้นเล็กน้อย แต่มันก็ไม่ได้ไกลจากการมีวัตถุชิ้นเดียว ดังนั้นตราบใดที่ดิสก์นั้นใหญ่กว่าไบนารีหรือเล็กกว่าไบนารีคุณก็โอเค ถ้าดิสก์มีขนาดใหญ่กว่าไบนารีมากมันอาจจะผอมบางและกระจายออกไปจนไม่สามารถจับตัวเป็นก้อนกับดาวเคราะห์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นั่นคือสิ่งที่เราจะคาดการณ์ แต่ก็ไม่ใช่สิ่งที่เราสามารถสังเกตเห็นได้
เฟรเซอร์: คุณมีการติดตามการสังเกตการณ์สำหรับสิ่งนี้หรือไม่?
Hartmann: สิ่งที่ฉันคิดว่าเราอยากจะลองทำคือการตรวจสอบความยาวคลื่นที่นานขึ้นเพื่อดูว่าดิสก์สิ้นสุดที่ใดเพราะในชุดการสังเกตนี้เรามักจะบอกว่ามีดิสก์ แต่เราไม่รู้ว่าจะทำอย่างไร ใหญ่มันเป็น คำถามคือมีอะไรนอกระบบนี้ที่สามารถรบกวนดิสก์เช่นกัน มันอาจเป็นระบบสามเท่าสำหรับทุกคนที่เรารู้จักด้วยคู่หูที่กว้างกว่ามากซึ่งมีมวลน้อยและเราไม่เคยเห็น และนั่นอาจทำให้เกิดการสั่นคลอนขึ้นและป้องกันไม่ให้ดิสก์ทำให้ดาวเคราะห์แข็งตัวอย่างน้อย จากนั้นสิ่งอื่น ๆ ที่เราพยายามทำคือเรากำลังพยายามระบุระบบอื่นเช่นนี้ซึ่งมีอายุ 20 ล้านปีหรือ 30 ล้านปี หากเราสามารถหาสิ่งเหล่านี้ได้อีกต่อไปเพียงเพื่อดูว่าพวกเขาอยู่กันอย่างไรและพวกเขาเป็นไบนารีทั้งหมดหรือมีอะไรพิเศษเกี่ยวกับพวกเขาที่ทำให้พวกเขาอยู่ได้นาน โดยทั่วไปสิ่งที่เราพยายามทำคือดูกระบวนการที่ดิสก์เปลี่ยนเป็นดาวเคราะห์ แต่แน่นอนว่าต้องใช้เวลาหลายล้านปีดังนั้นคุณจึงไม่สามารถติดตามมันได้อย่างน้อยฉันก็ไม่สามารถติดตามมันได้ มันเหมือนกับการจับภาพประชากร คุณมีคนชราคนหนุ่มสาวและเด็กทารกเป็นต้น และคุณลองและอนุมานว่าวิวัฒนาการไปจากการรวมชิ้นส่วนต่าง ๆ เข้าด้วยกันได้อย่างไร จากนั้นบางคนมีขนาดใหญ่หรือบำรุงเลี้ยงดีขึ้นและพวกเขามีวัฒนธรรมที่แตกต่างกันหรืออะไรก็ตามและคุณพยายามที่จะเห็นผลกระทบที่แตกต่างกันต่อประชากรจากภาพรวมนั้น หากต้องการลองค้นหาระบบอื่น ๆ ที่มีลักษณะเช่นนี้นี่เป็นวิธีการทดสอบเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้นถ้าคุณมีไบนารีที่กว้างกว่ามากหรือจะเกิดอะไรขึ้นถ้ามันเป็นดาวมวลดวงอื่นที่อยู่ตรงกลาง เราไม่สามารถทำการทดลองได้จริง ๆ แต่ถ้าเราพบวัตถุประเภทต่าง ๆ มากพอแล้วธรรมชาติก็ทำการทดลองในสถานที่ต่าง ๆ และเราแค่ต้องออกไปดูมัน
การค้นพบนี้ได้รับการประกาศครั้งแรกในนิตยสารอวกาศเมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2548
