นักดาราศาสตร์พบ “จิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญ” เผยความลับวัยเยาว์ของดาวเคราะห์ที่พบมากที่สุดในกาแล็กซี

ระบบสุริยะของเราอาจไม่ใช่ต้นแบบของจักรวาลอย่างที่เคยเข้าใจ เพราะจากการสำรวจที่ผ่านมาพบว่าระบบสุริยะของเรามีความแปลกประหลาดกว่าที่อื่น โดยปกติแล้วดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกมักจะมีดาวเคราะห์ขนาดกึ่งกลางระหว่างโลกกับดาวเนปจูนโคจรอยู่ใกล้ชิดกับดาวฤกษ์มากยิ่งกว่าระยะที่ดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์เสียอีก ดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกเรียกว่า "ซูเปอร์เอิร์ท" (Super-Earth) และ "ดาวซับเนปจูน" (Sub-Neptune) ซึ่งถือเป็นรูปแบบดาวเคราะห์ที่พบเห็นได้ทั่วไปที่สุดในกาแล็กซี แต่ที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ยังไม่เคยทราบแน่ชัดว่าพวกมันมีวิวัฒนาการอย่างไรจนกลายเป็นอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน

ล่าสุดทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้ค้นพบระบบดาวเคราะห์อายุน้อยที่เปรียบเสมือน "จุดเชื่อมต่อที่หายไป" ซึ่งกำลังอยู่ในขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงตัวเองไปสู่รูปแบบดาวเคราะห์ที่พบบ่อยที่สุดในกาแล็กซี การค้นพบนี้เปรียบได้กับการพบโครงกระดูกลูซี่ที่ช่วยเชื่อมโยงวิวัฒนาการระหว่างลิงกับมนุษย์ โดยระบบนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าจักรวาลสร้างดาวเคราะห์ยอดนิยมเหล่านี้ขึ้นมาได้อย่างไร

หัวใจสำคัญของการค้นพบครั้งนี้อยู่ที่ดาวฤกษ์ชื่อ V1298 Tau ซึ่งเป็นดาวฤกษ์อายุน้อยเพียง 20 ล้านปี หากเปรียบกับดวงอาทิตย์ของเราที่มีอายุ 4,500 ล้านปี ดาวดวงนี้ก็เป็นเพียงเด็กหัดเดินเท่านั้น รอบดาวฤกษ์ดวงนี้มีดาวเคราะห์ยักษ์ 4 ดวงโคจรอยู่ โดยมีขนาดอยู่ระหว่างดาวเนปจูนไปจนถึงดาวพฤหัสบดี นักวิจัยพบว่าพวกมันกำลังอยู่ในระยะการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงและรวดเร็ว โดยในอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้า ดาวเคราะห์ที่พองตัวเหล่านี้จะหดตัวลงอย่างมาก จนกลายเป็นดาวซูเปอร์เอิร์ทและดาวซับเนปจูนที่มีขนาดกะทัดรัดเหมือนที่เราพบเห็นทั่วไปในกาแล็กซี

ทีมวิจัยใช้เวลากว่าทศวรรษในการเฝ้าสังเกตการณ์ขณะที่ดาวเคราะห์แต่ละดวงเคลื่อนที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ หรือที่เรียกว่าการผ่านหน้า (Transit) แต่สิ่งที่สำคัญกว่าการผ่านหน้าคือ "ความไม่สม่ำเสมอของเวลา" ที่เกิดขึ้น เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์แต่ละดวงส่งผลดึงดูดกันเอง ทำให้วงโคจรของพวกมันมีความคลาดเคลื่อนเร็วขึ้นหรือช้าลงเพียงไม่กี่นาที ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การแปรผันของเวลาผ่านหน้า (Transit Timing Variations) ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถคำนวณมวลของดาวเคราะห์เหล่านี้ได้เป็นครั้งแรก โดยก้าวข้ามขีดจำกัดของวิธีการตรวจวัดแบบเดิมที่มักใช้ไม่ได้ผลกับดาวฤกษ์อายุน้อยที่มีการแปรปรวนสูง

ผลลัพธ์ที่ได้สร้างความประหลาดใจอย่างมาก แม้ดาวเคราะห์เหล่านี้จะมีรัศมีใหญ่กว่าโลกถึง 5-10 เท่า แต่กลับมีมวลมากกว่าโลกเพียง 5-15 เท่าเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีความหนาแน่นต่ำมากจนดูคล้ายกับ "สายไหม" ขนาดมหึมาที่ลอยอยู่ในอวกาศ มากกว่าที่จะเป็นดาวเคราะห์ที่มีโครงสร้างแน่นหนาแบบที่เราคุ้นเคย

ความฟูพ่องของดาวเคราะห์เหล่านี้ช่วยไขปริศนาที่ค้างคามานาน เพราะแบบจำลองการก่อตัวของดาวเคราะห์มาตรฐานมักทำนายว่าดาวเคราะห์ที่เกิดใหม่ควรจะมีความหนาแน่นมากกว่านี้ แต่จากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ผ่านการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตั้งแต่ช่วงต้น โดยการสูญเสียบรรยากาศชั้นแรกไปจำนวนมากหลังจากดิสก์ก๊าซรอบดาวฤกษ์จางหายไป และในอนาคตพวกมันจะยังคงสูญเสียบรรยากาศและหดตัวลงอย่างต่อเนื่องจนกลายเป็นโครงสร้างดาวเคราะห์ที่พบเห็นได้มากที่สุดในจักรวาล

การค้นพบครั้งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ในกาแล็กซีทางช้างเผือก แต่ยังอาจช่วยตอบคำถามสำคัญที่ว่า เหตุใดระบบสุริยะของเราถึงไม่มีดาวเคราะห์ประเภทซูเปอร์เอิร์ทหรือดาวซับเนปจูนอยู่เลย ซึ่งเป็นไปได้ว่าระบบสุริยะของเราอาจมีเส้นทางวิวัฒนาการที่แตกต่างออกไปจากค่าเฉลี่ยของจักรวาลอย่างสิ้นเชิง

ข้อมูลอ้างอิง: Eureka Alert

• Astronomers find missing link to galaxy's most common planets