การก่อตัวของดาวเคราะห์

โดย วรเชษฐ์ บุญปลอด 

การก่อตัวของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ซึ่งอยู่ห่างออกไปในอวกาศ เป็นหัวข้อศึกษาวิจัยทางดาราศาสตร์ที่น่าสนใจอันหนึ่ง เนื่องจากเป็นหลักฐานสำคัญที่สามารถช่วยสนับสนุนทฤษฎีการก่อตัวของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ

ในอดีตการศึกษาระบบดาวที่อยู่ไกลออกไปทำได้ยากเนื่องจากสภาพของบรรยากาศโลกซึ่งมีความปั่นป่วนสูงแม้จะไม่มีเมฆบดบัง เป็นอุปสรรคสำคัญที่จำกัดคุณภาพของภาพที่ถ่ายได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก เทคนิคที่นำมาใช้กับระบบกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งช่วยลดปัญหาการรบกวนจากบรรยากาศโลก ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถจับภาพดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัวเป็นครั้งแรกได้เมื่อไม่นานมานี้

นักดาราศาสตร์คาดว่าดวงอาทิตย์ซึ่งก็คือดาวฤกษ์ดวงหนึ่งถือกำเนิดขึ้นจากเมฆโมเลกุลในอวกาศซึ่งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจน เมื่อเมฆโมเลกุลมีขนาด มวล และความหนาแน่นที่สูงพอ จะยุบตัวรวมเข้ากันกลายเป็นกลุ่มแก๊สและฝุ่นที่เราเรียกรวมๆ ว่าเนบิวลา มวลส่วนมากของเนบิวลาหมุนวนรวมเข้ากันตรงจุดที่หนาแน่นที่สุดกลายเป็นดาวฤกษ์ เมื่อเนบิวลามีขนาดเล็กลง การอนุรักษ์โมเมนตัมทำให้ระบบหมุนเร็วขึ้น เนบิวลาบางส่วนที่ไม่ได้รวมกันที่ศูนย์กลางจะแผ่กระจายออกในแนวระนาบซึ่งตั้งฉากกับแกนของการหมุน โดยมีลักษณะเป็นแผ่นจานแบนล้อมรอบดาวฤกษ์ที่ศูนย์กลางของระบบ จากนั้นดาวเคราะห์ต่างๆ ก็ก่อตัวขึ้นภายในระนาบของจานด้วยกระบวนการสะสมมวล

เมื่อไม่นานมานี้ นักดาราศาสตร์ได้เผยแพร่ภาพถ่ายเป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ของดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัวขึ้นภายในจานรอบดาวฤกษ์ได้เป็นครั้งแรก ซึ่งเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในระบบดาวพีดีเอส 70 (PDS 70) โดยอักษรย่อนำหน้าตัวเลขมีที่มาจาก Pico dos Dias Survey เป็นโครงการสำรวจโดยหอดูดาวชื่อเดียวกันในบราซิล ดาวศูนย์กลางของระบบเป็นดาวแคระซึ่งมีมวลต่ำกว่าดวงอาทิตย์ คาดว่ามีอายุน้อยเพียงประมาณ 10 ล้านปี (เทียบกับดวงอาทิตย์ที่มีอายุประมาณ 4,600 ล้านปี) อยู่ห่างออกไปราว 370 ปีแสง ในทิศทางของกลุ่มดาวคนครึ่งม้า ซึ่งเป็นกลุ่มดาวในซีกฟ้าใต้

จานรอบดาวพีดีเอส 70 ถูกพบเป็นครั้งแรกเมื่อหลายปีก่อน ต่อมาคณะนักดาราศาสตร์ได้ทำการสังเกตการณ์เพิ่มเติมเมื่อปี 2545 โดยภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์ซูบะรุในญี่ปุ่นได้พบช่องว่างภายในจาน นำไปสู่การคาดหมายว่าอาจมีดาวเคราะห์กำเนิดขึ้น ซึ่งการก่อตัวและการรบกวนทางแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดช่องว่างดังกล่าว แต่ประสิทธิภาพของกล้องไม่สูงพอจะเห็นได้

ปัจจุบันเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์ก้าวหน้าไปไกลมากเนื่องจากเทคนิคอันหนึ่งที่เรียกว่าระบบปรับตามสภาพแสง (Adaptive Optics) เป็นเทคนิคการแก้ไขการรบกวนจากความปั่นป่วนในบรรยากาศโลก ทำให้ภาพถ่ายที่ได้มีความคมชัดเทียบเท่าภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่อยู่นอกโลก นักดาราศาสตร์จึงสามารถมองเห็นรายละเอียดของวัตถุท้องฟ้าได้ดีกว่าที่ผ่านมาเป็นอย่างมาก นอกจากการถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าทั่วไป เทคนิคนี้ยังได้ถูกนำมาใช้ในการค้นหาดาวเคราะห์ต่างระบบด้วย

เทคนิคอย่างที่สอง คือ คอโรนากราฟ ดาวเคราะห์ต่างระบบโคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์สว่าง การสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์โดยทั่วไปไม่สามารถมองเห็นดาวเคราะห์ที่มีความสว่างน้อยกว่าดาวฤกษ์อย่างมากได้ คอโรนากราฟช่วยบังดาวฤกษ์ที่ศูนย์กลาง เมื่อแสงจากดาวฤกษ์ถูกบังไว้ เราจึงเห็นสิ่งที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์ได้ง่ายขึ้น เทคนิคเดียวกันนี้ก็นำมาใช้ในการสังเกตสภาพแวดล้อมรอบดวงอาทิตย์

เทคนิคอย่างที่สาม คือ การถ่ายภาพที่ให้ผลลัพธ์ที่มีความเปรียบต่างสูง คลื่นแสงที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์เป็นคลื่นที่มีระนาบการสั่นของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในหลายระนาบ เรียกว่าไม่มีการโพลาไรซ์ แต่เมื่อแสงกระทบกับดาวเคราะห์หรือแก๊สและฝุ่นในจาน แสงบางส่วนจะมีการโพลาไรซ์ เทคนิคนี้จะกรองเอาเฉพาะแสงที่มีการโพลาไรซ์ ทำให้ได้ภาพถ่ายของจานและดาวเคราะห์ที่ชัดเจนขึ้น

ต้นเดือน ก.ค. 2561 หอดูดาวยุโรปในซีกโลกใต้ได้ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์หนึ่งดวงรอบดาวพีดีเอส 70 ภาพถ่ายจากอุปกรณ์ที่ต่อกับกล้องวีแอลทีโดยใช้เทคนิคสามอย่างที่กล่าวมาข้างต้น แสดงให้เห็นดาวเคราะห์เป็นจุดสว่างอยู่ใกล้ดาวดวงนี้ ดาวเคราะห์ที่ค้นพบใหม่นี้ได้ชื่อชั่วคราวในเบื้องต้นว่า พีดีเอส 70 บี (PDS 70 b) ตามระบบการตั้งชื่อดาวเคราะห์ที่ค้นพบรอบดาวดวงอื่นที่อยู่นอกระบบสุริยะ

ดาวเคราะห์พีดีเอส 70 บี อยู่ห่างจากดาวฤกษ์ศูนย์กลางที่ระยะใกล้เคียงกับระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์ถึงดาวยูเรนัส ผลการวิเคราะห์ที่ได้จากการสังเกตในหลายความยาวคลื่น พบว่าน่าจะเป็นดาวยักษ์แก๊สคล้ายดาวพฤหัสบดี อุณหภูมิในบรรยากาศอาจสูงถึง 1,000 องศาเซลเซียส โดยกำลังอยู่ในช่วงของการก่อตัว หมายความว่าการสะสมมวลยังคงดำเนินอยู่นับถึงขณะนี้

การค้นพบดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัวเช่นนี้ เป็นโอกาสสำคัญสำหรับการศึกษาดาวเคราะห์ต่างระบบ เมื่อมีข้อมูลของบรรยากาศและสมบัติทางกายภาพ นักดาราศาสตร์จะสามารถเทียบเคียงผลจากการสังเกตการณ์กับแบบจำลองทางทฤษฎี ทั้งนี้เพื่อทำความเข้าใจในกระบวนการก่อกำเนิดและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะด้วย

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (26 ส.ค.-2 ก.ย.)

ดาวเคราะห์สว่าง 4 ดวง ได้แก่ ดาวศุกร์ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวอังคาร อยู่บนท้องฟ้าให้เห็นได้พร้อมกันในเวลาหัวค่ำ เรียงลำดับจากดาวศุกร์ที่อยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ในกลุ่มดาวหญิงสาว ดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างไปทางซ้ายมือในกลุ่มดาวคันชั่ง ดาวเสาร์อยู่ถัดไปในกลุ่มดาวคนยิงธนู และดาวอังคารที่อยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในกลุ่มดาวแพะทะเล ใกล้แนวคั่นซึ่งติดกับกลุ่มดาวคนยิงธนู

ดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ทางทิศตะวันตกมากที่สุดจะมีเวลาสังเกตได้สั้นที่สุด ตกลับขอบฟ้าเกือบ 3 ทุ่ม วันที่ 1 ก.ย.ดาวศุกร์จะอยู่ใกล้ดาวรวงข้าว ซึ่งเป็นดาวฤกษ์สว่างที่สุดในกลุ่มดาวหญิงสาวที่ระยะห่าง 1.2 องศา ดาวพฤหัสบดีตกในเวลา 4 ทุ่มครึ่ง ดาวเสาร์ผ่านจุดสูงสุดบนท้องฟ้าด้านทิศใต้ในเวลา 2 ทุ่ม แล้วตกลับขอบฟ้าในเวลาตี 1 ครึ่ง ดวงสุดท้าย คือ ดาวอังคารจะผ่านจุดสูงสุดบนท้องฟ้าในเวลา 4 ทุ่ม จากนั้นตกลับขอบฟ้าในเวลาตี 3 ครึ่ง

เวลาเช้ามืดมีโอกาสมองเห็นดาวพุธอยู่ใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออก ต้นสัปดาห์นี้ดาวพุธทำมุมห่างจากดวงอาทิตย์ที่สุดในวันที่ 27 ส.ค.ที่ระยะห่าง 18 องศา โดยทั่วไปช่วงเวลาที่ดาวพุธทำมุมห่างจากดวงอาทิตย์ที่สุดเป็นช่วงที่สังเกตดาวพุธได้ดีที่สุด แต่ขณะนี้เป็นช่วงที่ดาวพุธอยู่บริเวณจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดบนวงโคจรของตนเอง ทำให้มุมห่างระหว่างดาวพุธกับดวงอาทิตย์เมื่อสังเกตจากโลกมีค่าน้อย จึงสังเกตได้ค่อนข้างยากเมื่อเทียบกับช่วงที่ดาวพุธอยู่บริเวณจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดบนวงโคจร

อย่างไรก็ตาม ด้วยตำแหน่งที่ค่อนไปทางทิศเหนือเล็กน้อย ทำให้พอจะสังเกตดาวพุธได้หากท้องฟ้าเปิด ช่วงแรกดาวพุธอยู่ในกลุ่มดาวปู จากนั้นย้ายเข้าสู่กลุ่มดาวสิงโตในวันที่ 30 ส.ค.หากดูในแผนที่ดาว ดาวพุธจะอยู่บริเวณกึ่งกลางระหว่างกลุ่มดาวปูกับดาวหัวใจสิงห์ในกลุ่มดาวสิงโต

ดวงจันทร์สว่างเต็มดวงในวันแรกของสัปดาห์ หลังจากนั้นเข้าสู่ข้างแรม พื้นที่ด้านสว่างบนดวงจันทร์ลดลงทุกวัน พร้อมกับที่ดวงจันทร์เคลื่อนไปทางทิศตะวันออกมากขึ้นเมื่อเทียบกับวันก่อนหน้า ทำให้ดวงจันทร์ขึ้นช้าลงทุกวัน วันที่ 26 ส.ค.ที่กรุงเทพฯ ดวงจันทร์ขึ้นเวลา 18.36 น. จังหวัดอื่นๆ แตกต่างจากนี้เล็กน้อย หลังจากนั้นขึ้นช้าลงเฉลี่ยวันละประมาณ 40-50 นาที วันที่ 1 ก.ย. ดวงจันทร์จะขึ้นเวลา 22.42 น. และพื้นที่ด้านสว่างลดลงเหลือ 70%