นักดาราศาสตร์เห็นหลักฐานครั้งแรกของการกำเนิดดาวเคราะห์ดวงใหม่

การบิดตัวของจานก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์ที่เพิ่งก่อตัวใหม่อย่างเด่นชัดอาจบ่งชี้ว่าขณะนี้ดาวเคราะห์ดวงใหม่กำลังก่อตัวอยู่ในระบบ การค้นพบนี้โดยนักวิจัยในฝรั่งเศส เบลเยียม สหรัฐอเมริกา และไต้หวัน นำโดย Anthony Boccaletti ที่ หอดูดาวปารีสของมหาวิทยาลัย PSL ทำให้พวกเขาเป็นนักดาราศาสตร์กลุ่มแรกที่ได้เห็นเหตุการณ์ดังกล่าว

ในช่วงสองสามล้านปีแรกของชีวิต ดาวฤกษ์เกิดใหม่

รายล้อมไปด้วยจานก๊าซและฝุ่นหนาแน่น โครงสร้างเหล่านี้อยู่ได้ไม่นาน แรงโน้มถ่วงจะยุบตัวอย่างรวดเร็วภายใต้แรงโน้มถ่วงของตัวเองเพื่อสร้างดาวเคราะห์ดวงใหม่ นักดาราศาสตร์ตระหนักดีถึงกระบวนการนี้แล้ว แต่กลไกที่แม่นยำซึ่งเกิดขึ้นในขณะที่มันเกิดขึ้นนั้นยังห่างไกลจากความแน่นอน

การจำลองเมื่อเร็ว ๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าในขณะที่พวกมันพัฒนาขึ้น ดาวเคราะห์อายุน้อยจะเตะคลื่นของก๊าซที่อัดแน่นจนกลายเป็นเกลียวในขณะที่พวกมันโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ โดยที่แขนข้างหนึ่งตกลงสู่ดวงดาว และอีกข้างหนึ่งยื่นออกไปด้านนอก โครงสร้างเหล่านี้เป็นเส้นทางสำหรับวัสดุดิสก์ที่จะสะสมบนดาวเคราะห์ ปล่อยให้มันเติบโต อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีการรวบรวมหลักฐานใดๆ เกี่ยวกับพลวัตเหล่านี้จากการสังเกตการณ์ที่เกิดขึ้นจริง

ในปี 2017 กล้องโทรทรรศน์อาตาคามาขนาดใหญ่

ซับมิลลิเมตรอาร์เรย์ ( ALMA ) ที่ดำเนินการโดยหอสังเกตการณ์ทางใต้ของยุโรป ( ESO ) ได้สังเกตเห็นแขนกังหันสองข้างนี้ภายในช่องว่างขนาดใหญ่ของจานด้านในที่ล้อมรอบดาว AB Aurigae ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ ตามที่การจำลองแนะนำ ดูเหมือนว่าพวกมันจะเชื่อมต่อกับเกลียวฝุ่นที่เป็นสัญลักษณ์ในดิสก์ชั้นนอกของดาว

ในการศึกษาของพวกเขา Boccaletti และเพื่อนร่วมงานได้รวมการวัดเหล่านี้กับข้อสังเกตล่าสุดของ AB Aurigae ที่ทำโดย เครื่องมือ SPHEREที่ Very Large Telescope ( VLT ) ซึ่งดำเนินการโดย ESO เมื่อเทียบกับการสังเกตครั้งก่อน การวัดของ SPHERE สามารถตรวจจับแสงที่สลัวกว่าในระยะใกล้อินฟราเรดได้

ด้วยข้อมูลที่รวมกันนี้ นักวิจัยจึงสามารถสร้างภาพดิสก์ของ AB Aurigae ที่มีรายละเอียดในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน ภายในแขนก้นหอยอันใดอันหนึ่งที่ ALMA ตรวจพบในครั้งแรก พวกเขาพบเกลียวที่บิดเบี้ยวเพิ่มเติมซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้ในการสังเกตครั้งก่อน เมื่อกลับมาตรวจสอบการจำลองคลื่นความหนาแน่น พวกเขาพบว่าการบิดนี้ได้รับการทำซ้ำเกือบสมบูรณ์แบบ

นักวิจัยเชื่อว่าการค้นพบของพวกเขาเป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าขณะนี้ดาวเคราะห์ยักษ์ดวงใหม่กำลังก่อตัวขึ้นรอบๆ AB Aurigae ซึ่งถือเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้เห็นกระบวนการดังกล่าว จากการสังเกตเบื้องต้น พวกเขาประเมินว่าดาวเคราะห์มีมวลระหว่างสี่ถึง 13 เท่าของมวลดาวพฤหัสบดี และโคจรรอบดาวฤกษ์แม่ในระยะทางใกล้เคียงกับดาวเนปจูนกับดวงอาทิตย์

ทีมของ Boccaletti หวังว่าจะสามารถสังเกต

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในรายละเอียดเพิ่มเติมได้ในไม่ช้าโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่พิเศษขนาด 39 ม. ( ELT ) ซึ่งจะเริ่มดำเนินการในปี 2568 เมื่อใช้ ALMA และ SPHERE เครื่องมือดังกล่าว ช่วยให้นักดาราศาสตร์ศึกษาระบบอื่นๆ ที่ก่อตัวขึ้นใหม่ ซึ่งอาจช่วยให้พวกเขาดึงข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับพลวัตของการก่อตัวดาวเคราะห์ได้

การทำเช่นนี้เกี่ยวข้องกับการยิงพัลส์แสงเกินขีดที่ตัวอย่างโมเลกุล ซึ่งทำให้ปฏิกิริยาเคลื่อนที่ ตามมาเกือบจะในทันทีด้วยชีพจรเอ็กซ์เรย์เกินขีด ซึ่งจะจับภาพการกระจายอิเล็กตรอนของโมเลกุลในขณะที่ปฏิกิริยาดำเนินไป การเปลี่ยนแปลงการหน่วงเวลาระหว่างแสงและพัลส์รังสีเอกซ์ สามารถสร้างภาพยนตร์เกี่ยวกับการกระจายตัวของอิเล็กตรอนที่เปลี่ยนแปลงได้

หากต้องการดูการเคลื่อนไหวนี้ ความยาวของพัลส์ทั้งสองและการหน่วงเวลาระหว่างต้องอยู่ในลำดับสิบเฟมโตวินาที อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถควบคุมการหน่วงเวลาระหว่างพัลส์ของแสงและรังสีเอกซ์ได้อย่างสมบูรณ์ “เราสามารถหน่วงเวลาระหว่างพัลส์ได้คร่าวๆ” เคอร์แรนเดอร์อธิบาย “แต่หลังจากนี้ เราอาศัยสิ่งที่เรียกว่า “การประทับเวลา” ซึ่งเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่บันทึกการหน่วงเวลาที่แน่นอนระหว่างแสงและชีพจรของเอ็กซ์เรย์

เมื่อห้าปีที่แล้ว ทีมงานได้ทำการทดลองดังกล่าวโดยใช้พัลส์จากเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระเอ็กซ์เรย์ที่แหล่งกำเนิดแสง Linac Coherent ที่ SLAC พวกเขาสามารถติดตามการเคลื่อนที่ของอะตอมในโมเลกุล 1,3-cyclohexadiene ตามฟังก์ชันของเวลา แต่ความละเอียดของเวลาของการทดลองไม่ดีพอที่จะเห็นอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อย่างอิสระจากอะตอม

โมเลกุลที่น่าสนใจ

มีการใช้สปีชีส์ 1,3-cyclohexadiene เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์อย่างมาก ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการสร้างภาพยนตร์เอ็กซ์เรย์ อย่างไรก็ตาม Kirrander ชี้ให้เห็นว่ามันเป็น “โมเลกุลที่น่าสนใจซึ่งทำหน้าที่เป็นแบบจำลองที่สำคัญสำหรับปฏิกิริยาทางชีววิทยาที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น ที่สร้างวิตามินดีเมื่อแสงแดดกระทบผิวของคุณ”

ตอนนี้ ทีมงานได้ปรับปรุงการทดลองและเทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูล และตอนนี้สามารถดูการเคลื่อนที่เบื้องต้นของอิเล็กตรอนได้เมื่อพัลส์แสงกระทบ 1,3-cyclohexadiene พวกเขาพบว่าการกระจายตัวของอิเล็กตรอนมีขนาดเพิ่มขึ้นในช่วง 30 fs (ดูรูป)

Michael Minittiนักวิทยาศาสตร์อาวุโสของ SLAC อธิบายว่า “เรากำลังสร้างภาพอิเล็กตรอนเหล่านี้ขณะที่พวกมันเคลื่อนที่และเคลื่อนที่ไปรอบๆ นี่เป็นการปูทางในการดูการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในและรอบ ๆ การทำลายพันธะและการก่อตัวของพันธะโดยตรงและแบบเรียลไทม์”

Credit : jpperfumum.com lostsocksoftware.com luxuryleagueaustin.net minervagallery.org mypercu.com