Elias 2-24 b: ดาวเคราะห์นอกระบบที่อายุน้อยที่สุดที่ยืนยันแล้ว

Elias 2-24 b คือดาวเคราะห์นอกระบบที่ได้รับการยืนยันว่ามีอายุน้อยที่สุดเท่าที่พบในขณะนี้ ด้วยอายุต่ำกว่า 1 ล้านปี มันมีขนาดราวดาวพฤหัสบดี อยู่ห่างจากโลกราว 450 ปีแสง และยังฝังตัวอยู่ในจานก๊าซกับฝุ่นรอบดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเป็นวัตถุดิบที่ใช้สร้างดาวเคราะห์ 1713

ความพิเศษจึงไม่ได้อยู่แค่สถิติ “อายุน้อยที่สุด” แต่คือการที่นักดาราศาสตร์กำลังเห็นดาวเคราะห์ยักษ์ในช่วงที่มันยังเติบโตและสะสมสสารอยู่ นับเป็นโอกาสหายากในการศึกษาการก่อกำเนิดดาวเคราะห์แบบใกล้เคียงกับการเห็นเหตุการณ์จริง

อยู่ตรงช่องว่างในจานกำเนิดดาว

Elias 2-24 b อยู่ห่างจากดาวฤกษ์แม่ประมาณ 55 หน่วยดาราศาสตร์ หรือ 55 AU ซึ่งเท่ากับราว 55 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ตำแหน่งดังกล่าวอยู่ในหนึ่งในช่องว่างเด่นชัดของจานกำเนิดดาวรอบระบบ 2

ช่องว่างในจานก๊าซและฝุ่นอาจมีที่มาได้หลายแบบ แต่การพบดาวเคราะห์อยู่พอดีในช่องว่างทำให้มีคำอธิบายโดยตรงว่า เหตุใดบริเวณนั้นจึงมีโครงสร้างหรือถูกกวาดให้โล่งกว่าบริเวณรอบข้าง การศึกษานี้ผสานการสังเกตจากหอดูดาวดับเบิลยู. เอ็ม. เค็ก (W. M. Keck Observatory), กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ALMA และกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของหอดูดาวยุโรปซีกโลกใต้ หรือ VLT 13

การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ประเมินว่า หากจุดกำเนิดแสงนี้เป็นดาวเคราะห์จริง มวลของมันอาจอยู่ในช่วงประมาณ 0.5–5 เท่าของมวลดาวพฤหัสบดี โดยค่าประเมินขึ้นอยู่ส่วนหนึ่งกับว่าอาจมีจานสสารขนาดเล็กรอบดาวเคราะห์ หรือจานรอบดาวเคราะห์ (circumplanetary disk) ร่วมส่งผลต่อความสว่างหรือไม่ 2

ข้อมูลเก่าจากเค็กช่วยยืนยันได้อย่างไร

การยืนยันครั้งนี้เกิดจากการนำข้อมูลในคลังที่ได้รับทุนสนับสนุนจาก NASA กลับมาวิเคราะห์ใหม่ นักวิจัยศึกษาดาวฤกษ์อายุน้อย 7 ดวงที่เคยถูกถ่ายด้วยโคโรนากราฟของหอดูดาวเค็กบนฮาวาย อุปกรณ์ชนิดนี้ใช้บังแสงจ้าจากดาวฤกษ์ เพื่อให้มองเห็นวัตถุที่จางกว่าซึ่งอยู่ใกล้ดาวได้ง่ายขึ้น 17

สำหรับ Elias 2-24 ข้อมูลสำคัญถูกเก็บไว้ในปี 2018 และ 2020 การมีภาพจากหลายช่วงเวลาช่วยให้ทีมตรวจสอบการเคลื่อนที่ของจุดกำเนิดแสงได้ จึงแยกได้ว่าวัตถุนั้นสอดคล้องกับการเป็นวัตถุร่วมในระบบ ไม่ใช่สัญญาณรบกวนเพียงครั้งเดียวหรือวัตถุฉากหลังที่บังเอิญอยู่ในแนวเดียวกัน รายงานผลระบุว่าข้อมูลเหล่านี้ยืนยันการเคลื่อนที่และสถานะของมันในฐานะดาวเคราะห์ 417

กรณีนี้ยังชี้ให้เห็นคุณค่าของคลังข้อมูลดาราศาสตร์อย่างชัดเจน ภาพที่บันทึกไว้หลายปีก่อนอาจกลายเป็นหลักฐานสำคัญได้ เมื่อเทคนิควิเคราะห์ดีขึ้นและมีข้อมูลจากกล้องอื่นเข้ามาประกอบ

เหตุใดอายุต่ำกว่า 1 ล้านปีจึงสำคัญ

ดาวเคราะห์นอกระบบที่ยืนยันแล้วส่วนใหญ่มักถูกพบหลังจากจานกำเนิดดาวรอบดาวฤกษ์สลายไปนานแล้ว แต่ Elias 2-24 b ยังอยู่ท่ามกลางก๊าซและฝุ่นที่มันถือกำเนิดขึ้นมา และยังสะสมสสารอยู่ 1317

NASA ระบุว่ามันมีอายุต่ำกว่า 1 ล้านปี ขณะที่เจ้าของสถิติอายุน้อยก่อนหน้านี้มีอายุราว 5 ล้านปี 1710 การพบดาวเคราะห์ยักษ์ได้เร็วเช่นนี้ทำให้คำถามเรื่อง “ดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ก่อตัวทันเวลาได้อย่างไร” มีน้ำหนักมากขึ้น

การค้นพบเพียงครั้งเดียวยังไม่สามารถชี้ขาดกลไกการก่อกำเนิดของ Elias 2-24 b ได้ แต่ได้สร้างโจทย์จากข้อมูลจริงให้แบบจำลองทุกแนวทางต้องอธิบายว่า ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ระดับนี้สามารถปรากฏขึ้นได้ตั้งแต่ระบบดาวยังอายุน้อยเพียงใด

กล้องโทรทรรศน์ Roman อาจเติมภาพรวมได้

กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Nancy Grace Roman ของ NASA มีการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบเป็นหนึ่งในเป้าหมายวิทยาศาสตร์หลัก โดยจะใช้ทั้งการสำรวจวงกว้างด้วย Wide Field Instrument และการสังเกตสาธิตเทคโนโลยีด้วย Coronagraph Instrument 2324

Roman ไม่ได้ทำให้ Elias 2-24 b มีความพิเศษน้อยลง แต่ศักยภาพด้านการสำรวจและการถ่ายภาพคอนทราสต์สูงอาจช่วยให้พบหรือศึกษาระบบดาวเคราะห์อายุน้อยลักษณะคล้ายกันได้มากขึ้น หากมีตัวอย่างมากพอ นักดาราศาสตร์จะเปรียบเทียบช่องว่างในจานกำเนิดดาว ตำแหน่งและมวลของดาวเคราะห์ ตลอดจนลำดับช่วงวิวัฒนาการของแต่ละระบบได้ดีขึ้น

สำหรับตอนนี้ Elias 2-24 b จึงเป็นเหมือนภาพถ่ายช่วงเริ่มต้นของระบบดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง: ดาวเคราะห์ยักษ์ที่อยู่ในจานกำเนิดดาวซึ่งยังหล่อเลี้ยงมัน และได้รับการยืนยันส่วนหนึ่งจากข้อมูลที่รออยู่ในคลังมานานแล้ว 1317