นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแลงคาเชียร์ได้ค้นพบว่าดาวเคราะห์สามารถเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพในบริเวณรอบนอกของระบบดาวคู่มากกว่าในวงโคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่โดดเดี่ยว ข้อสรุปนี้ขัดแย้งกับความสงสัยทางวิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษเกี่ยวกับความสามารถในการสืบพันธุ์ของสภาพแวดล้อมที่วุ่นวายเหล่านี้ การศึกษานี้ใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อสร้างแบบจำลองดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ เมฆก๊าซ และฝุ่น ซึ่งเป็นที่ซึ่งโลกกำเนิดขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์อายุน้อยคู่หนึ่ง
Matthew Teasdale ผู้เขียนนำการวิจัย อธิบายว่าการอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ทั้งสองดวงทำให้เกิด “เขตต้องห้าม” ซึ่งแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงจะขัดขวางการก่อตัวของดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม นอกภูมิภาคอันตรายนี้ สถานการณ์กลับตรงกันข้ามโดยสิ้นเชิง ดิมิทริส สตามาเตลโลส ผู้ร่วมเขียนและศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยอังกฤษกล่าวว่า “เมื่อผ่านเขตอันตรายไปแล้ว ดาวเคราะห์ก็จะก่อตัวได้อย่างรวดเร็วและมีจำนวนมาก”
ดิสก์รอบดาวคู่ทำงานอย่างไร
ดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ในระบบไบนารีมีพฤติกรรมแตกต่างกันในแต่ละโซน เมื่ออยู่ใกล้ดาวทั้งสองดวง ความปั่นป่วนของแรงโน้มถ่วงทำให้สภาพแวดล้อมเป็นไปไม่ได้ที่สสารจะรวมตัวกันเป็นวัตถุของดาวเคราะห์ เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ความวุ่นวายก็จะลดลงอย่างมาก จากนั้นจานอาจเข้าสู่สภาวะความไม่เสถียรของแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่วัสดุมีความหนาแน่นมากจนแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยตามน้ำหนักของมันเอง กลไกนี้กระตุ้นให้เกิดการก่อตัวของดาวเคราะห์หลายดวงด้วยความเร่ง โดยเฉพาะดาวก๊าซยักษ์ที่คล้ายกับดาวพฤหัส “เมื่อใกล้ดาวฤกษ์คู่หนึ่ง มันมีความรุนแรงเกินกว่าที่ดาวเคราะห์จะก่อตัวได้” ทีสเดลสรุป แต่เมื่อเราเคลื่อนตัวออกไปไกลออกไป จานนี้ก็จะกลายเป็นสภาพแวดล้อมในอุดมคติสำหรับการก่อตัวของดาวเคราะห์”
ชะตากรรมของโลกที่สร้างขึ้นในภูมิภาคเหล่านี้
ไม่ใช่ดาวเคราะห์ทุกดวงที่สร้างขึ้นในระบบดาวคู่จะยังคงอยู่ในวงโคจรที่เสถียร ความซับซ้อนของแรงโน้มถ่วงของสภาพแวดล้อมเหล่านี้สามารถขับดาวเคราะห์บางดวงออกไปได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้พวกมันกลายเป็นดาวเคราะห์ที่ร่อนเร่ซึ่งล่องลอยไปในอวกาศระหว่างดวงดาวโดยลำพัง อย่างไรก็ตาม ดวงอื่นๆ ก็สามารถสถาปนาตนเองอยู่ในวงโคจรรอบดาวฤกษ์คู่หนึ่ง ซึ่งเรียกว่าดาวเคราะห์รอบวงโคจรได้ จนถึงปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ได้จัดทำรายชื่อดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะมากกว่า 50 ดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์สองดวงพร้อมกัน หลายดวงอยู่ในวงโคจรกว้าง โดยรักษาระยะห่างจากดาวฤกษ์แม่อย่างมีนัยสำคัญ ตรงตามที่แบบจำลองทำนายไว้:
- ดาวเคราะห์วงโคจรที่ค้นพบแล้วมีมากกว่า 50 ตัวอย่าง
- ส่วนใหญ่ครอบครองวงโคจรอยู่ห่างจากดาวฤกษ์ปฐมภูมิทั้งสองดวง
- บางส่วนเป็นก๊าซยักษ์ซึ่งสอดคล้องกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี
- เครื่องมือสมัยใหม่สามารถตรวจจับระบบเหล่านี้ได้แล้ว
- การค้นพบล่าสุดช่วยตรวจสอบแบบจำลองการคำนวณจากทศวรรษที่ผ่านมา
ผลกระทบต่อโลกเช่น Tatooine
การศึกษานี้เปิดมุมมองในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่มีลักษณะสมมติคล้ายกับดาวเคราะห์ของลุค สกายวอล์คเกอร์ในซีรีส์สตาร์ วอร์ส โลกที่โคจรรอบดวงอาทิตย์สองดวงเช่นทาทูอีนอาจ “หายากน้อยกว่าที่เราจินตนาการไว้มาก” ดังที่นักวิจัยระบุ เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ชุมชนวิทยาศาสตร์ถือว่าระบบไบนารี่เป็นสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตรและไม่น่าจะเป็นที่กักขังดาวเคราะห์ได้ ตอนนี้ การจำลองแสดงให้เห็นสิ่งที่ตรงกันข้ามในบริเวณรอบนอก การเปลี่ยนแปลงมุมมองนี้อาจอธิบายความถี่ที่นักดาราศาสตร์ใช้ในการค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะในข้อมูลเชิงสังเกตล่าสุด
เทคโนโลยีที่สามารถสังเกตการกระจายตัวของข้อมูลได้
ผลการวิจัยเปิดช่องทางใหม่สำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่มีความแม่นยำสูง เครื่องมืออันทรงพลังเช่น ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ซึ่งตั้งอยู่ในชิลี มีความไวเพียงพอที่จะตรวจจับดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์คู่ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ซึ่งปฏิบัติการอยู่แล้ว สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของดิสก์เหล่านี้ได้ ในไม่ช้า กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากที่กำลังก่อสร้างจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ไม่เพียงแต่สังเกตดิสก์ที่ก่อตัวดาวเคราะห์เหล่านี้เท่านั้น แต่ยังอาจเห็นกระบวนการของการแตกตัวของแรงโน้มถ่วงในเวลาใกล้เคียงเรียลไทม์อีกด้วย ความสามารถในการสังเกตเหล่านี้แสดงถึงการก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในการทำความเข้าใจการก่อตัวของดาวเคราะห์ในบริบทที่แปลกใหม่
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 27 เมษายนในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Society ซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งพิมพ์ทางดาราศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในโลก งานนี้มีการจำลองโดยละเอียดของกระบวนการไดนามิกที่เกิดขึ้นในช่วงล้านปีแรกของชีวิตระบบดาวคู่ Teasdale และ Stamatellos ร่วมมือกับนักวิจัยคนอื่นๆ เพื่อตรวจสอบผลลัพธ์ผ่านเทคนิคการคำนวณที่หลากหลาย และการเปรียบเทียบกับข้อมูลเชิงสังเกตที่มีอยู่ ชุมชนดาราศาสตร์ระหว่างประเทศได้เริ่มถกเถียงกันถึงนัยของการค้นพบนี้สำหรับโครงการสังเกตการณ์ในอนาคตและการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ