ดาวเคราะห์นอกระบบหินร้อนเป็นแกนที่ไหม้เกรียมของอดีตก๊าซยักษ์

ดาวเคราะห์นอกระบบหินร้อนเป็นแกนที่ไหม้เกรียมของอดีตก๊าซยักษ์

ดาวเคราะห์ตั้งอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ ที่ซึ่งลมจากดาวฤกษ์อาจพัดเอาชั้นบรรยากาศโบราณออกไปโลกอาจไม่ได้ให้พิมพ์เขียวที่ดีที่สุดสำหรับการเกิดดาวเคราะห์หิน

การวิเคราะห์ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชี้ให้เห็นว่าดาวเคราะห์นอกระบบที่ร้อนและเต็มไปด้วยหินส่วนใหญ่เริ่มต้นขึ้นคล้ายกับดาวเนปจูนที่เป็นก๊าซ นักวิจัยรายงานในบทความที่โพสต์ออนไลน์เมื่อวันที่ 15 ตุลาคมที่ arXiv.org นั่นอาจหมายความว่าดาวเคราะห์เหล่านี้ไม่ได้เป็นตัวแทนของโลกอย่างที่นักวิทยาศาสตร์คิด และการใช้พวกมันเพื่อประเมินความถี่ของโลกที่อาจเป็นแหล่งสิ่งมีชีวิตนั้นทำให้เข้าใจผิด

Eric Lopez นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์แห่ง Goddard Space Flight Center ของ NASA ในเมือง Greenbelt รัฐ Md. ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับ ศึกษา. “คำถามสำคัญคือ ดาวเคราะห์นอกระบบร้อนเหล่านั้นกำลังบอกอะไรเราเกี่ยวกับความถี่ของดาวเคราะห์คล้ายโลกหรือไม่? นี่แสดงให้เห็นว่าพวกเขาอาจจะไม่ใช่”

การสังเกตการณ์จนถึงขณะนี้แนะนำว่าโลกที่มีขนาดเท่าโลกอาจกระจุกตัวเป็นสองประเภท: 

ซุปเปอร์เอิร์ธที่เป็นหิน และเนปจูนขนาดเล็กที่เป็นก๊าซ ( SN Online: 6/19/17 ) ซุปเปอร์เอิร์ธมีความกว้างระหว่างหนึ่งถึง 1.5 เท่าของโลก มินิเนปจูนมีขนาด 2.5 ถึง 4 เท่าของโลก งานก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่ามีช่องว่างที่ชัดเจนระหว่างขนาดดาวเคราะห์เหล่านี้

เนื่องจากดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์ของพวกมันจะมองเห็นได้ง่ายกว่าด้วยกล้องโทรทรรศน์ ซุปเปอร์เอิร์ธที่เป็นหินส่วนใหญ่ที่ค้นพบจนถึงขณะนี้มีโคจรอยู่ใกล้ โดยมีอายุประมาณสองถึง 100 วันของโลก ทำให้โลกร้อนเกินกว่าจะเป็นเจ้าภาพ ชีวิตอย่างที่เรารู้ๆ กัน แต่เนื่องจากพวกมันเป็นหินเหมือนโลก นักวิทยาศาสตร์จึงรวมโลกเหล่านี้ไว้กับพี่น้องที่เย็นกว่าเมื่อประเมินว่ามีดาวเคราะห์ที่อาศัยอยู่ได้กี่ดวง

ถ้าซุปเปอร์เอิร์ธที่ร้อนเริ่มเป็นหิน อาจเป็นเพราะว่าโลกก่อตัวช้ากว่าดาวเนปจูนจิ๋วที่ก่อตัวเป็นก้อน เมื่อมีก๊าซเหลือน้อยลงในระบบดาวเคราะห์ที่กำลังเติบโตเพื่อสร้างชั้นบรรยากาศ หรือในทางกลับกัน ดาวเคราะห์ดังกล่าวพร้อมกับดาวเนปจูนขนาดเล็ก อาจเริ่มต้นด้วยชั้นบรรยากาศหนา โลกที่เต็มไปด้วยหินเหล่านี้อาจมีชั้นบรรยากาศที่หายไปจากลมที่มาจากดาวฤกษ์

ปัจจุบัน นักดาราศาสตร์นอกระบบดาวเคราะห์ Vincent Van Eylen จากมหาวิทยาลัย Leiden ในเนเธอร์แลนด์และเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่าความผิดปกติอยู่ที่ดวงดาว “คุณมีประชากรสองคนนี้จริงๆ และอิทธิพลของดาวฤกษ์คือสิ่งที่สร้างการแยกจากกัน” Van Eylen กล่าว ผลลัพธ์ดังกล่าวสามารถเตือนนักดาราศาสตร์ว่าอย่าพึ่งพาโลกที่ร้อนและเต็มไปด้วยหินเหล่านี้มากเกินไปเมื่อคำนวณจำนวนดาวเคราะห์ที่น่าอยู่อาศัยได้

ในการวัดขนาดของดาวเคราะห์ 

นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องทราบขนาดของดาวของพวกมัน Van Eylen และเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์ดาวเคราะห์ 117 ดวงที่มีการวัดขนาดของดาวฤกษ์แม่โดยใช้โหราศาสตร์ เทคนิคนี้ติดตามว่าความสว่างของดาวเปลี่ยนแปลงบ่อยเพียงใดเมื่อการสั่นภายในกระเพื่อมผ่านดาว และใช้ความถี่ในการกำหนดขนาดของดาว

“คิดว่าดวงดาวเป็นเครื่องดนตรี” Van Eylen กล่าว ดับเบิลเบสและไวโอลินให้เสียงในลักษณะเดียวกัน แต่ระดับเสียงต่างกันเนื่องจากขนาดของเครื่องดนตรี “มันเหมือนกันทุกประการกับดวงดาว”

จากนั้นนักวิจัยได้คำนวณขนาดของดาวเคราะห์ – ระหว่างหนึ่งถึงสี่เท่าของโลก – โดยมีความแม่นยำมากกว่าในการศึกษาก่อนหน้านี้ประมาณสี่เท่า ตามที่คาดไว้ ดาวเคราะห์กระจุกตัวเป็นกลุ่มประมาณ 1.5 และ 2.5 เท่าของรัศมีโลก โดยเว้นช่องว่างไว้ตรงกลาง

ต่อมา ทีมงานได้พิจารณาว่าขนาดของดาวเคราะห์เปลี่ยนแปลงไปตามระยะห่างจากดาวฤกษ์แม่ข่ายอย่างไร ดาวเคราะห์ที่มีลักษณะเป็นหินตั้งแต่เริ่มแรกควรมีขนาดเล็กกว่าดาวฤกษ์ ซึ่งการศึกษาระบบดาวอายุน้อยอื่นๆ ชี้ว่าควรมีวัสดุที่มีอยู่น้อยกว่าเมื่อดาวเคราะห์เหล่านี้ก่อตัวขึ้น แต่ถ้าความใกล้ชิดกับลมของดาวฤกษ์เป็นกุญแจสำคัญ ก็ควรมีโลกหินที่ใหญ่กว่าเข้ามาใกล้ โดยมีโลกก๊าซที่เล็กกว่าอยู่ไกลออกไป

ดาวเคราะห์ของ Van Eylen ตรงกับภาพที่สอง: ดาวเคราะห์หินที่ใหญ่ที่สุดที่ตั้งอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์นั้นใหญ่กว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกล นั่นแสดงว่าดาวเคราะห์หินเคยมีชั้นบรรยากาศและสูญเสียบรรยากาศไป

“ไม่ยุติธรรมที่จะถ่ายดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ๆ และคิดว่าดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลกว่าก็เหมือนกับพวกมัน” นักดาราศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบ Courtney Dressing แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ กล่าว “นายอาจจะกำลังหลอกตัวเอง”