กล้องเจมส์เวบบ์ไขปริศนาเส้นแบ่งระหว่างดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ จากการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะขนาดยักษ์ 29 ซิกนี บี

เมื่อวันที่ 14 เมษายน 2569 ที่ผ่านมา ทีมนักดาราศาสตร์ได้เปิดเผยการค้นพบครั้งใหม่จากการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เพื่อไขความลับแห่งต้นกำเนิดของ 29 ซิกนี บี (29 Cygni b) วัตถุอวกาศขนาดยักษ์ที่มีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดีถึง 15 เท่าและโคจรอยู่บนเส้นแบ่งกึ่งกลางระหว่างการเป็นดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ ผลการสำรวจล่าสุดชี้ให้เห็นว่าวัตถุดังกล่าวมีกระบวนการก่อตัวแบบเดียวกับดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา ถือเป็นการพลิกโฉมความเข้าใจและช่วยกำหนดเส้นแบ่งที่ชัดเจนระหว่างวัตถุอวกาศทั้งสองประเภท

ในวงการดาราศาสตร์ คำถามสำคัญที่ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่คือเส้นแบ่งระหว่างดาวฤกษ์ขนาดเล็กและดาวเคราะห์ที่มีมวลมากที่สุดอยู่ตรงไหนและมีปัจจัยใดเป็นตัวกำหนด นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าคำตอบของเรื่องนี้ซ่อนอยู่ในกระบวนการก่อตัว โดยทั่วไปแล้วดาวเคราะห์อย่างโลกหรือดาวพฤหัสบดีจะก่อตัวขึ้นแบบจากล่างขึ้นบน (Bottom-up) ซึ่งเริ่มต้นจากการพอกพูนมวลของฝุ่น หิน และน้ำแข็งขนาดเล็กที่จับตัวรวมกันจนมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ภายในจานกำเนิดดาวเคราะห์ (Protoplanetary disc) ในทางกลับกัน ดาวฤกษ์จะก่อตัวแบบจากบนลงล่าง (Top-down) โดยเกิดจากกลุ่มเมฆแก๊สขนาดมหึมาที่แตกออกเป็นส่วนๆ และยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงของตัวเอง

ปัญหาคือเมื่อดาวเคราะห์มีมวลมากขึ้นเรื่อยๆ ทฤษฎีการก่อตัวจากการพอกพูนมวลมักจะใช้อธิบายได้ยากขึ้น นักดาราศาสตร์จึงหันไปศึกษา 29 ซิกนี บี ซึ่งเป็นเป้าหมายที่สมบูรณ์แบบในการหาคำตอบ วัตถุนี้อยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่ประมาณ 2,400 ล้านกิโลเมตร หรือเทียบเท่าระยะห่างระหว่างดาวยูเรนัสกับดวงอาทิตย์ของเรา ขนาดและระยะทางดังกล่าวทำให้ในทางทฤษฎีแล้วมันอาจก่อตัวขึ้นด้วยกระบวนการของดาวเคราะห์หรือดาวฤกษ์ก็ได้

ทีมวิจัยได้ใช้โหมดคอโรนากราฟของกล้องถ่ายภาพอินฟราเรดใกล้บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เพื่อถ่ายภาพ 29 ซิกนี บี โดยตรง เนื่องจากดาวเคราะห์ดวงนี้ยังมีอายุน้อยและหลงเหลือความร้อนจากการก่อตัวที่อุณหภูมิประมาณ 530 ถึง 1,000 องศาเซลเซียส การใช้ตัวกรองแสงที่เหมาะสมทำให้ทีมวิจัยสามารถตรวจจับร่องรอยการดูดกลืนแสงของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และคาร์บอนมอนอกไซด์เพื่อประเมินปริมาณธาตุหนัก หรือที่นักดาราศาสตร์เรียกรวมกันว่าธาตุโลหะในชั้นบรรยากาศของดาวได้

ผลการตรวจวิเคราะห์พบหลักฐานที่ชัดเจนว่า 29 ซิกนี บี อุดมไปด้วยธาตุโลหะมากกว่าดาวฤกษ์แม่ของมันอย่างมาก โดยมีปริมาณธาตุหนักในตัวดาวเทียบเท่ากับมวลของโลกถึง 150 ดวงรวมกัน ข้อมูลนี้บ่งชี้ว่ามันต้องพอกพูนและดูดซับของแข็งที่อุดมด้วยธาตุโลหะจำนวนมหาศาลจากจานกำเนิดดาวเคราะห์

นอกจากนี้ การใช้ข้อมูลร่วมกับเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงภาคพื้นดินชารา (CHARA) ยังช่วยยืนยันว่าระนาบวงโคจรของมันสอดคล้องกับทิศทางการหมุนรอบตัวเองของดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของวัตถุที่เกิดและเติบโตขึ้นภายในจานกำเนิดดาวเคราะห์อย่างแท้จริง

ข้อมูลทั้งหมดนี้เป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่ยืนยันว่า 29 ซิกนี บี ก่อตัวขึ้นจากการพอกพูนมวลอย่างรวดเร็วภายในจานกำเนิดดาวเคราะห์ในรูปแบบเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ไม่ใช่การยุบตัวของกลุ่มแก๊สแบบดาวฤกษ์ ในอนาคตทีมวิจัยมีแผนที่จะศึกษาวัตถุอวกาศเป้าหมายอื่นๆ ในโครงการเพิ่มเติมเพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างขององค์ประกอบทางเคมีระหว่างดาวเคราะห์ที่มีมวลน้อยและดาวเคราะห์ที่มีมวลมาก ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะช่วยเติมเต็มจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญเกี่ยวกับกลไกการก่อตัวของดาวเคราะห์ขนาดยักษ์ในเอกภพต่อไป

ข้อมูลอ้างอิง: ESA/Webb

• Webb redefines dividing line between planets and stars