หอดูดาวยุโรปตอนใต้บันทึกดาวเคราะห์ยักษ์สองดวงที่ก่อตัวในดาว WISPIT 2

ทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศได้บันทึกการก่อตัวพร้อมกันของดาวเคราะห์สองดวงรอบดาวฤกษ์อายุน้อย WISPIT 2 ระบบแสดงดิสก์ขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยก๊าซและฝุ่นจักรวาล โครงสร้างนี้มีวงแหวนและช่องว่างที่ชัดเจนซึ่งสอดคล้องกับแบบจำลองทางทฤษฎีเกี่ยวกับระยะเริ่มต้นของระบบสุริยะ การตรวจจับเกิดขึ้นโดยใช้เครื่องมือจากหอดูดาวยุโรปตอนใต้ซึ่งตั้งอยู่ในประเทศชิลี ผลการสังเกตการณ์มีอยู่ในสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ล่าสุดที่เน้นเรื่องวิวัฒนาการของดาวฤกษ์

โครงสร้างที่สังเกตได้ให้มุมมองที่มีอยู่ใกล้เคียงที่สุดในอดีตของระบบดาวเคราะห์ของเราเอง ดาววิสปิต 2 อยู่ในกลุ่มดาวนกอินทรี ดาวฤกษ์ยังคงมีดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่ยังมีชีวิตอยู่ในวงโคจรของมัน ในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูง วัสดุในอวกาศจะรวมตัวกันอย่างต่อเนื่องเพื่อก่อให้เกิดโลกใหม่ การค้นพบนี้ได้ระดมนักวิจัยจากสถาบันต่างๆ ในยุโรปที่อุทิศตนเพื่อทำแผนที่ห้วงอวกาศ

เครื่องมือขั้นสูงยืนยันการมีอยู่ของยักษ์ใหญ่ก๊าซ

นักดาราศาสตร์ยืนยันการมีอยู่ของดาวเคราะห์ WISPIT 2c โดยใช้อุปกรณ์สองชิ้นที่ติดอยู่กับกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก เครื่องมือ SPHERE จับภาพโดยตรงของวัตถุอวกาศ ระบบ GRAVITY+ ให้ข้อมูลที่จำเป็นในการตรวจสอบธรรมชาติของดาวเคราะห์ในเทห์ฟากฟ้า การตรวจสอบความถูกต้องเกิดขึ้นจากการวัดการเคลื่อนที่ของวงโคจรอย่างแม่นยำ หากไม่มีการอัพเดต GRAVITY+ ล่าสุด การตรวจจับดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ใจกลางมากจะไม่มีความชัดเจนทางแสงเหมือนเดิม

ทีมงานระหว่างประเทศประกอบด้วยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกัลเวย์ในไอร์แลนด์ และสถาบันมักซ์พลังค์สำหรับฟิสิกส์นอกโลกในเยอรมนี Chloe Lawlor เป็นผู้นำการวิเคราะห์ข้อมูลที่บันทึกไว้ในชิลี นักศึกษาปริญญาเอกและผู้เขียนหลักสามารถแยกแยะสัญญาณของดาวเคราะห์ท่ามกลางจานมวลสารที่ปั่นป่วนได้ การประมวลผลภาพจำเป็นต้องใช้เทคนิคการกรองขั้นสูงเพื่อปิดกั้นแสงจ้าของดาวฤกษ์หลัก

ลักษณะของดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์และพลวัตของวงโคจร

แผ่นดิสก์รอบๆ WISPIT 2 ดึงดูดความสนใจเนื่องจากขนาดที่โดดเด่นและการจัดระเบียบที่ชัดเจน รูปร่างนี้เกินกว่าโครงสร้างอื่นๆ ของระบบที่นักดาราศาสตร์เคยสังเกตมาก่อน วงแหวนฝุ่นและพื้นที่ว่างบ่งบอกถึงบริเวณที่แรงโน้มถ่วงกระทำ ณ จุดเฉพาะเหล่านี้ ดาวเคราะห์ก่อกำเนิดได้กำจัดหรือจับกลุ่มก๊าซและฝุ่นโดยรอบไปมากแล้ว กระบวนการทำความสะอาดวงโคจรอย่างต่อเนื่องจะสร้างส่วนที่มองเห็นได้ในภาพที่ถ่าย

ข้อมูลที่รวบรวมเผยให้เห็นรายละเอียดเฉพาะเกี่ยวกับเทห์ฟากฟ้าที่ระบุอยู่แล้วในระบบในรูปแบบการก่อตัว การวัดระบุสัดส่วนและตำแหน่งของวัตถุแต่ละชิ้นโดยสัมพันธ์กับดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงกลาง

• ดาวเคราะห์ WISPIT 2b มีมวลประมาณห้าเท่าของดาวพฤหัสบดี
• วงโคจรของวัตถุแรกนั้นประมาณ 60 เท่าของระยะห่างของโลกรอบดวงอาทิตย์
• WISPIT 2c ที่ได้รับการยืนยันเมื่อเร็วๆ นี้ มีมวลมากกว่าและอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ใจกลางมากกว่า
• เทห์ฟากฟ้าทั้งสองถูกจัดอยู่ในประเภทก๊าซยักษ์ซึ่งมีองค์ประกอบคล้ายกับดาวพฤหัสและดาวเสาร์

กระบวนการสร้างดาวเคราะห์เริ่มต้นด้วยอนุภาคฝุ่นและก๊าซที่กระจัดกระจายในอวกาศ ธาตุต่างๆ ชนกันและค่อยๆ มารวมกันด้วยแรงดึงดูด กระจุกดาวมีมวลเพียงพอและก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ปฐมภูมิ วัตถุใหม่ยังคงเติบโตต่อไปในขณะที่พวกมันเคลียร์สสารจากรอบๆ วงโคจรของมัน ในกรณีเฉพาะของ WISPIT 2 ดาวเคราะห์ทั้งสองได้สร้างช่องว่างที่ชัดเจนในดิสก์แล้ว การเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดวงแหวนของวัสดุที่เหลืออยู่อย่างชัดเจน

ความคล้ายคลึงกับวิวัฒนาการในยุคแรกเริ่มของระบบสุริยะ

การกำหนดค่าที่มีช่องว่างหลายช่องบ่งชี้ว่าระบบยังคงอยู่ในขั้นตอนการก่อสร้างที่ใช้งานอยู่ นักวิจัยระบุช่องว่างเพิ่มเติมอย่างน้อยหนึ่งช่องว่างในพื้นที่ที่ห่างไกลจากดาวฤกษ์ พื้นที่ในภูมิภาคนี้ดูแคบและตื้นกว่าพื้นที่อื่นๆ มีข้อสงสัยว่ามีดาวเคราะห์ดวงที่สามอยู่ในกระบวนการก่อตัวที่นั่น ตามการประมาณการเบื้องต้นของทีม เทห์ฟากฟ้าจะมีมวลใกล้เคียงกับดาวเสาร์

ระบบ WISPIT 2 จำลองสภาวะที่อธิบายไว้ในแบบจำลองการก่อตัวของระบบสุริยะ สถานการณ์นี้อ้างอิงถึงช่วงเวลาประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน ในเวลานั้น ดวงอาทิตย์อายุน้อยถูกล้อมรอบด้วยดิสก์ก๊าซและฝุ่นที่คล้ายกัน วัสดุค่อยๆ แปรสภาพเป็นดาวเคราะห์ที่รู้จักในปัจจุบัน การสังเกตการณ์ในปัจจุบันเป็นโอกาสที่หาได้ยากในการศึกษากระบวนการแบบเรียลไทม์ในระบบดาวฤกษ์อื่นในกาแลคซี

มีเพียงกรณีเดียวก่อนหน้านี้เท่านั้นที่บันทึกดาวเคราะห์สองดวงที่กำลังก่อตัวพร้อมกัน เหตุการณ์เกิดขึ้นในระบบ PDS 70 อย่างไรก็ตาม ดิสก์ WISPIT 2 มีขนาดและการจัดระเบียบที่มากกว่า ความแตกต่างของขนาดทำให้การค้นพบใหม่เป็นพื้นฐานในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการที่สมบูรณ์ของระบบดาวเคราะห์ ก๊าซยักษ์ที่ตรวจพบมีลักษณะโดยตรงกับดาวเคราะห์ชั้นนอกของระบบสุริยะในช่วงแรกของการขยายตัว

ขยายการวิจัยด้วยกล้องโทรทรรศน์ใหม่ในทะเลทรายอาตาคามา

ภาพที่ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์วิสต้าช่วยเสริมการสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก อุปกรณ์แสดงสนามดาวฤกษ์ที่สมบูรณ์รอบๆ WISPIT 2 ชุดข้อมูลช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งของดาวฤกษ์ในอวกาศได้อย่างแม่นยำ โครงสร้างจานปรากฏที่ความยาวคลื่นต่างกันระหว่างการถ่ายภาพ การรวมกันของข้อมูลภาพและข้อมูลอินฟราเรดช่วยเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับความหนาแน่นของวัสดุในวงโคจร

นักวิจัยวางแผนที่จะสังเกตการณ์ต่อไปด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากในอนาคต อุปกรณ์ดังกล่าวยังอยู่ระหว่างการก่อสร้างในทะเลทรายอาตากามา เครื่องมือใหม่นี้น่าจะช่วยให้สามารถถ่ายภาพดาวเคราะห์ดวงที่สามได้โดยตรงชัดเจนยิ่งขึ้น กล้องโทรทรรศน์จะให้รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลื่อนตัวของวัตถุในดิสก์ด้วย ความจุความละเอียดแสงจะเกินขีดจำกัดของอุปกรณ์ปัจจุบันที่ใช้งานอยู่ในชิลี

การยืนยันการก่อตัวของดาวเคราะห์เพิ่มมากขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับการสังเกตการณ์ครั้งใหม่ด้วยอุปกรณ์ที่มีความละเอียดสูง ข้อมูลปัจจุบันบ่งชี้ว่าดิสก์ยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง วัสดุที่เหลือจะจัดตัวเองเป็นโครงสร้างที่สามารถก่อให้เกิดโลกเพิ่มเติมได้ ทีมงานตั้งใจที่จะปรับปรุงการประมาณมวลและวงโคจรของวัตถุที่ระบุแล้ว การวัดในอนาคตจะต้องมีการสอบเทียบเครื่องมือภาคพื้นดินอย่างแม่นยำ

พลศาสตร์โน้มถ่วงและการทำแผนที่โครงสร้างดาวฤกษ์

การค้นพบนี้ตอกย้ำบทบาทของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาดใหญ่ในการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบในระยะเริ่มแรก ภาพโดยตรงที่ได้รับแสดงถึงความก้าวหน้าในความสามารถในการมองเห็นกระบวนการเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อน ในระบบสุริยะ เหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อนโดยไม่มีการบันทึกโดยตรง เทคโนโลยีปัจจุบันทำให้สามารถหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางชั่วคราวได้โดยการสังเกตระบบที่อยู่ห่างไกลซึ่งกำลังพัฒนาเต็มที่

ผลลัพธ์ที่ได้มีส่วนช่วยให้เข้าใจถึงวิธีการจัดระเบียบระบบดาวเคราะห์ตามดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ การมีอยู่ของก๊าซยักษ์สองดวงพร้อมกันในระยะห่างที่แตกต่างจากดาวฤกษ์กลางทำให้เกิดห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ธรรมชาติ สภาพแวดล้อมทำหน้าที่ทดสอบทฤษฎีเกี่ยวกับการอพยพของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ ปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงระหว่างการก่อตัวได้รับพารามิเตอร์การวิเคราะห์ใหม่พร้อมข้อมูลที่รวบรวมโดยทีมงานระหว่างประเทศ