ดาวเคราะห์นอกระบบที่เพิ่งชั่งน้ำหนักได้ทำให้นักดาราศาสตร์รู้สึกงงงวยอย่างมาก

หลังจากตรวจวัดดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขนาดเท่าดาวพฤหัสบดีอายุน้อยที่ชื่อ HD-114082b นักวิทยาศาสตร์พบว่าคุณสมบัติของมันไม่ตรงกับแบบจำลองการก่อตัวดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่ได้รับความนิยมทั้งสองแบบ

• บทความอื่น ๆ : desmoines-lawyer.com

พูดง่ายๆ ก็คือ มันหนักเกินไปสำหรับอายุของมัน”เมื่อเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบัน HD-114082b มีความหนาแน่นประมาณ 2-3 เท่าสำหรับก๊าซยักษ์อายุน้อยที่มีอายุเพียง 15 ล้านปี” Olga Zakhozhay นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จาก Max Planck Institute for Astronomy ในเยอรมนีอธิบาย

โคจรรอบดาวฤกษ์ชื่อ HD-114082 ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 300 ปีแสง ดาวเคราะห์นอกระบบดวงนี้เป็นเป้าหมายของการรณรงค์รวบรวมข้อมูลอย่างเข้มข้น ด้วยอายุเพียง 15 ล้านปี HD-114082b เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบที่อายุน้อยที่สุดเท่าที่เคยพบมา และการทำความเข้าใจคุณสมบัติของมันสามารถให้เบาะแสว่าดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร ซึ่งเป็นกระบวนการที่ยังไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์

จำเป็นต้องมีข้อมูลสองประเภทสำหรับการระบุลักษณะที่ครอบคลุมของดาวเคราะห์นอกระบบ โดยพิจารณาจากผลกระทบที่มีต่อดาวฤกษ์แม่ของมัน ข้อมูลการผ่านหน้าเป็นบันทึกการหรี่แสงของดาวเมื่อดาวเคราะห์นอกระบบโคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ หากเรารู้ว่าดาวฤกษ์สว่างเพียงใด การหรี่แสงจางๆ นั้นสามารถเผยให้เห็นขนาดของดาวเคราะห์นอกระบบได้

ในทางกลับกัน ข้อมูลความเร็วในแนวรัศมีเป็นบันทึกว่าดาวฤกษ์แกว่งไปมามากน้อยเพียงใดเพื่อตอบสนองต่อแรงดึงดูดของดาวเคราะห์นอกระบบ หากเราทราบมวลของดาวฤกษ์ แอมพลิจูดของการโยกเยกของดาวฤกษ์ก็สามารถให้มวลของดาวเคราะห์นอกระบบได้

เป็นเวลาเกือบสี่ปีที่นักวิจัยรวบรวมการสังเกตความเร็วในแนวรัศมีของ HD-114082 เมื่อใช้ข้อมูลการผ่านหน้าและความเร็วในแนวรัศมีร่วมกัน นักวิจัยระบุว่า HD-114082b มีรัศมีเท่ากับดาวพฤหัสบดีแต่มีมวลเป็น 8 เท่าของดาวพฤหัสบดี นั่นหมายความว่าดาวเคราะห์นอกระบบมีความหนาแน่นประมาณสองเท่าของโลก และเกือบ 10 เท่าของความหนาแน่นของดาวพฤหัสบดี

ขนาดและมวลของดาวเคราะห์นอกระบบอายุน้อยนี้หมายความว่าไม่น่าเป็นไปได้สูงที่จะเป็นดาวเคราะห์หินขนาดใหญ่พิเศษ ขีดจำกัดสูงสุดสำหรับสิ่งเหล่านั้นคือรัศมี 3 รอบโลกและ25 มวลโลก

นอกจากนี้ยังมีช่วงความหนาแน่นที่น้อยมากในดาวเคราะห์นอกระบบที่เป็นหิน เหนือช่วงนี้ ร่างกายจะหนาแน่นขึ้นและแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เริ่มรักษาชั้นบรรยากาศที่มีไฮโดรเจนและฮีเลียมไว้

HD-114082b มีค่าเกินพารามิเตอร์เหล่านั้นมาก ซึ่งหมายความว่าเป็นก๊าซยักษ์ แต่นักดาราศาสตร์ไม่รู้ว่ามันมาได้อย่างไร

“เราคิดว่าดาวเคราะห์ยักษ์สามารถก่อตัวขึ้นได้สองทาง” ราล์ฟ ลอนฮาร์ด นักดาราศาสตร์จาก MPIA กล่าว “ทั้งสองเกิดขึ้นภายในดิสก์ก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่มีก๊าซและฝุ่นกระจายอยู่รอบดาวฤกษ์อายุน้อยที่เป็นศูนย์กลาง”

ทั้งสองวิธีเรียกว่า ‘การเริ่มเย็น’ หรือ ‘การเริ่มร้อน’ ในการเริ่มต้นที่หนาวเหน็บ ดาวเคราะห์นอกระบบถูกคิดว่าก่อตัวขึ้นจากเศษซากในดิสก์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ ก้อนกรวดต่อก้อนกรวด

ชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกดึงดูดด้วยไฟฟ้าสถิตก่อน จากนั้นจึงดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วง ยิ่งมีมวลมากขึ้นเท่าใด ก็ยิ่งเติบโตเร็วขึ้นเท่านั้น จนกระทั่งมีมวลมากพอที่จะกระตุ้นการสะสมของไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เบาที่สุดในเอกภพ ส่งผลให้เกิดการห่อหุ้มก๊าซขนาดใหญ่รอบแกนกลางที่เป็นหิน

เนื่องจากก๊าซจะสูญเสียความร้อนเมื่อตกลงสู่แกนกลางของดาวเคราะห์และก่อตัวเป็นชั้นบรรยากาศ จึงถูกมองว่าเป็นตัวเลือกที่ค่อนข้างเย็น

การเริ่มต้นแบบร้อนเรียกอีกอย่างว่าความไม่เสถียรของดิสก์และคิดว่าเกิดขึ้นเมื่อบริเวณที่ไม่เสถียรแบบหมุนวนในดิสก์ยุบตัวลงโดยตรงภายใต้แรงโน้มถ่วง วัตถุที่เกิดขึ้นคือดาวเคราะห์นอกระบบที่ก่อตัวขึ้นอย่างสมบูรณ์ซึ่งไม่มีแกนกลางที่เป็นหิน ซึ่งก๊าซจะกักเก็บความร้อนไว้มากกว่า

ดาวเคราะห์นอกระบบที่เริ่มเย็นจัดหรือเริ่มร้อนควรเย็นลงในอัตราที่ต่างกัน ทำให้เกิดลักษณะเฉพาะที่เราควรสังเกตได้

คุณสมบัติของ HD-114082b ไม่เหมาะกับรุ่นเริ่มร้อน นักวิจัยกล่าว ขนาดและมวลของมันสอดคล้องกับการสะสมแกนกลางมากกว่า แต่ถึงอย่างนั้น มันก็ยังใหญ่เกินไปสำหรับขนาดของมัน มันมีแกนที่หนาผิดปกติหรืออย่างอื่นเกิดขึ้น

Launhardt กล่าวว่า “ยังเร็วเกินไปที่จะละทิ้งแนวคิดเรื่องการเริ่มต้นที่ร้อนแรง “ทั้งหมดที่เราพูดได้ก็คือเรายังไม่เข้าใจการก่อตัวของดาวเคราะห์ยักษ์ดีนัก”

ดาวเคราะห์นอกระบบเป็นหนึ่งในสามดวงที่เรารู้ว่ามีอายุน้อยกว่า 30 ล้านปี ซึ่งนักดาราศาสตร์ได้ทำการวัดรัศมีและมวล จนถึงตอนนี้ ทั้งสามดูเหมือนจะไม่สอดคล้องกับโมเดลความไม่เสถียรของดิสก์

เห็นได้ชัดว่า 3 เป็นขนาดตัวอย่างที่เล็กมาก แต่ 3 ต่อ 3 บ่งชี้ว่าบางทีการสะสมแกนกลางอาจพบได้บ่อยกว่าของทั้งสองZakhozhay กล่าวว่า “ในขณะที่จำเป็นต้องมีดาวเคราะห์ดังกล่าวมากกว่านี้เพื่อยืนยันแนวโน้มนี้ เราเชื่อว่านักทฤษฎีควรเริ่มประเมินการคำนวณของพวกเขาใหม่” Zakhozhayกล่าว”เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นที่ผลการสังเกตของเราป้อนกลับเข้าไปในทฤษฎีการก่อตัวของดาวเคราะห์ สิ่งเหล่านี้ช่วยพัฒนาความรู้ของเราเกี่ยวกับการเติบโตของดาวเคราะห์ยักษ์เหล่านี้ และบอกเราว่าช่องว่างของความเข้าใจของเราอยู่ที่ใด”