แก้ไขความไม่แน่นอนที่จุดเริ่มต้นของระบบสุริยะ: สิ่งนี้ชี้ไปที่ดาวเคราะห์ดวงที่เก้า

ก๊าซยักษ์ก่อตัวขึ้นได้อย่างไรและมี Planet Nine อยู่หรือไม่ - พยายามตอบคำถามเหล่านี้

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ 

การศึกษาใหม่เกี่ยวกับอะไร?

ตามที่ผู้เขียนการศึกษานี้จะช่วยได้ทำความเข้าใจว่าดาวเคราะห์เช่นโลกก่อตัวอย่างไร และการค้นพบของเขายังบอกเป็นนัยว่ามีก๊าซยักษ์ดวงที่ 5 ซึ่งซ่อนตัวอยู่ในระยะห่าง 80.5 พันล้านกิโลเมตรจากโลกของเรา

นักวิทยาศาสตร์สำรวจดาวเคราะห์อย่างไร?

ดวงดาวโผล่ออกมาจากก้อนเมฆก้อนใหญ่ก๊าซอวกาศและฝุ่น หลังจากที่ดวงอาทิตย์ของเราสว่างขึ้น ระบบสุริยะยุคแรกยังคงเต็มไปด้วยจานก๊าซยุคแรกเริ่มซึ่งมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ รวมทั้งก๊าซยักษ์ด้วย

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ซึ่งเป็นดาวก๊าซยักษ์โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยวงโคจรขนาดเล็กที่เรียบลื่น แต่ก็ไม่ชัดเจนว่าทำไมวงโคจรถึงมีรูปร่างพิเศษเช่นนี้

ในปี 2548 ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติเสนอคำตอบสำหรับคำถามนี้: พวกเขาพัฒนาโมเดล Nice ตามที่เธอกล่าว มีความไม่แน่นอนระหว่างดาวเคราะห์เหล่านี้ - ชุดปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงที่วุ่นวายอันเป็นผลมาจากการที่วงโคจรดังกล่าวเกิดขึ้น

โมเดล Nice ยังคงมีความเกี่ยวข้องทฤษฎี แต่กว่า 17 ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์มีคำถามใหม่ ตัวอย่างเช่น ความไม่เสถียรของก๊าซยักษ์ในขั้นต้นคิดว่าเกิดขึ้นหลายร้อยล้านปีหลังจากการกระเจิงของจานก๊าซยุคแรกเริ่มซึ่งให้กำเนิดระบบสุริยะ แต่มีหลักฐานใหม่เกิดขึ้นก่อนหน้านี้ นอกจากนี้ยังทำให้เกิดคำถามใหม่เกี่ยวกับวิวัฒนาการของระบบสุริยะชั้นในซึ่งประกอบด้วยโลก

ผู้เขียนงานใหม่ตัดสินใจทำอะไร?

ผู้เขียนงานใหม่ก่อนหน้านี้แนะนำว่าก๊าซยักษ์ในระบบสุริยะมีวงโคจรที่ราบเรียบเช่นนี้เพราะจานก๊าซยุคแรกเริ่มระเหยไป สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมดาวเคราะห์ถึงกระจายออกสู่วงโคจรเร็วกว่าแบบจำลองที่เมืองนีซแนะนำในตอนแรก และอาจถึงแม้จะไม่มีความเสถียรที่ผลักพวกมันไปที่นั่น

“เราเกิดความคิดที่ว่าดาวเคราะห์ยักษ์บางทีพวกมันอาจเคลื่อนที่และแพร่กระจายเนื่องจากเอฟเฟกต์ «ดีดกลับ» ขณะที่ดิสก์กระจายไป พวกเขาอาจจะไม่เคยไม่มั่นคง” Sean Raymond จากมหาวิทยาลัย Bordeaux ในฝรั่งเศสกล่าว ต่อไป ผู้เขียนได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับเอฟเฟกต์ "การเด้ง" และสร้างแบบจำลองสำหรับดิสก์ก๊าซและดาวเคราะห์นอกระบบขนาดใหญ่ทั้งหมด

“สถานการณ์ในระบบสุริยะของเราแตกต่างออกไปเล็กน้อยเนื่องจากดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูนอยู่ในวงโคจรที่กว้างกว่า Beibei Liu นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเจ้อเจียงในประเทศจีน กล่าว “เราตระหนักดีว่าปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้หากจานก๊าซกระจายตัวจากภายในสู่ภายนอก”

ทีมงานพบว่าการกระจายตัวจากภายในสู่ภายนอกเป็นสาเหตุตามธรรมชาติของความไม่เสถียรในแบบจำลองนีซ เป็นผลให้ผู้เขียนเชื่อมั่นในความเกี่ยวข้องของแบบจำลองนีซ 

ผู้เขียนเปลี่ยนรูปแบบที่จัดตั้งขึ้นอย่างไร

สถานการณ์ที่เป็นจุดเริ่มต้นของความไม่มั่นคงในรูปแบบของผู้เขียนมีลักษณะเหมือนกัน ยังคงประกอบด้วยดวงอาทิตย์ที่เพิ่งตั้งไข่ ซึ่งล้อมรอบด้วยเมฆก๊าซและฝุ่น และก๊าซยักษ์อายุน้อยอีกหลายดวงที่โคจรรอบดาวฤกษ์ในกลุ่มเมฆนี้ 

นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าระบบสุริยะทั้งหมดก่อตัวขึ้นในดิสก์ก๊าซและฝุ่น นี่เป็นผลพลอยได้จากธรรมชาติของการก่อตัวดาวฤกษ์ แต่เมื่อดวงอาทิตย์สว่างขึ้น มันก็เริ่มเผาไหม้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์และสร้างแสงแดด ทำให้จานร้อนขึ้นและระเบิดออกจากด้านใน 

สิ่งนี้ทำให้เกิดหลุมเติบโตในเมฆก๊าซรอบ ๆดวงอาทิตย์. เมื่อรูโตขึ้น ขอบของมันเคลื่อนผ่านวงโคจรของก๊าซยักษ์แต่ละตัว จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของทีม การเปลี่ยนแปลงนี้มีความเป็นไปได้สูงมากทำให้เกิดความไม่เสถียรของดาวเคราะห์ยักษ์ กระบวนการย้ายดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เหล่านี้เข้าสู่วงโคจรปัจจุบันยังเร็วกว่าไทม์ไลน์ของแบบจำลอง Nice ดั้งเดิมซึ่งมีอายุหลายร้อยล้านปี

“ความไม่เสถียรเกิดขึ้นก่อนหน้านี้เมื่อจานก๊าซของดวงอาทิตย์หายไป มันควรจะเกิดขึ้นตั้งแต่สองสามล้านปีถึง 10 ล้านปีหลังจากการกำเนิดของระบบสุริยะ” หลิวกล่าว

รุ่นใหม่ยังนำไปสู่การผสมวัสดุจากระบบสุริยะชั้นนอกและชั้นใน ธรณีเคมีของโลกชี้ให้เห็นว่าการผสมดังกล่าวต้องเกิดขึ้นในขณะที่โลกของเรายังอยู่ในกระบวนการก่อตัว

“กระบวนการนี้จะกระตุ้นภายในจริงๆระบบสุริยะและโลกอาจมาจากมัน” จาค็อบสันกล่าว “สิ่งนี้ค่อนข้างสอดคล้องกับการสังเกต” เป้าหมายต่อไปของพวกเขาคือการศึกษาความเชื่อมโยงระหว่างความไม่เสถียรกับการก่อตัวของโลก

ดาวเคราะห์ที่ยังไม่ถูกค้นพบเกิดขึ้นได้อย่างไร?

จาค็อบสันกล่าวว่างานของพวกเขาตอบคำถามยอดนิยมข้อหนึ่งเกี่ยวกับระบบสุริยะของเรา นั่นคือ มีดาวเคราะห์อยู่กี่ดวง ปัจจุบันคำตอบคือแปด 

ผู้เขียนทราบว่าแบบจำลอง Nice ใช้งานได้เล็กน้อยดีกว่า เนื่องจากมีดาวก๊าซยักษ์ห้าดวงในระบบสุริยะยุคแรก แทนที่จะเป็นสี่ดวง นี่เป็นคำใบ้เกี่ยวกับ Planet Nine ซึ่งนักวิทยาศาสตร์โต้เถียงกันอย่างแข็งขันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตามแบบจำลองนี้ ดาวเคราะห์พิเศษดวงนี้ถูกขับออกจากระบบสุริยะของเราในช่วงที่ไม่เสถียร

แต่ในปี 2015 นักวิจัยที่แคลิฟอร์เนียสถาบันเทคโนโลยีได้พบหลักฐานว่าดาวเคราะห์ที่ยังไม่ถูกค้นพบอาจยังคงอยู่ในเขตชานเมืองของระบบสุริยะ ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 80.5 พันล้านกม.

ยังไม่มีหลักฐานที่เป็นรูปธรรมว่าดาวเคราะห์สมมุติดวงนี้มีชื่อเล่นว่า Planet X หรือ Planet Nine หรือดาวเคราะห์เพิ่มเติมจากแบบจำลอง Nice ที่มีอยู่จริง อย่างไรก็ตาม วัตถุเหล่านี้ทั้งหมดอาจเป็นสิ่งเดียวกัน 

จาคอบสันและเพื่อนร่วมงานไม่สามารถตอบคำถามนี้โดยตรงด้วยการจำลอง แต่พวกเขาจะทดสอบว่าแบบจำลองของพวกเขาทำงานได้ดีกว่าสำหรับก๊าซยักษ์สี่หรือห้าตัวหรือไม่

ไม่ว่าในกรณีใดมนุษยชาติควรได้รับในไม่ช้าคำตอบสำหรับคำถามนี้ หอดูดาวเวรา รูบิน ซึ่งมีกำหนดเปิดดำเนินการภายในสิ้นปี พ.ศ. 2566 ควรตรวจพบดาวเคราะห์ดวงที่ 9 หากมีอยู่ เครื่องมือนี้มีการวางแผนเพื่อศึกษาไมโครเลนส์แบบอ่อนในห้วงอวกาศ เช่นเดียวกับวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ

นักดาราศาสตร์ได้ทำการคำนวณที่แสดงให้เห็นว่ากล้องโทรทรรศน์จะสามารถตรวจจับแสงแฟลร์ดังกล่าวได้อย่างน้อยปีละหลายครั้ง ในกรณีนี้ นักวิทยาศาสตร์จะสามารถยืนยันได้ว่าดาวเคราะห์ดวงที่ 9 เป็นหลุมดำ และพิจารณาพารามิเตอร์วงโคจรของมันเพิ่มเติมได้

อ่านเพิ่มเติม

ชมถ่ายทอดสดดาวเคราะห์น้อยขนาดเท่ารถบัสเข้าใกล้โลก             

นักดาราศาสตร์พบดาวเคราะห์ใกล้โลก มีวงโคจรที่แปลกประหลาดมาก

มันถูกตามล่ามาหลายศตวรรษ: เรารู้อะไรเกี่ยวกับดาววัลแคนข้างดวงอาทิตย์?