มาร์ค เอ. การ์ลิค
บทความนี้เขียนโดยแคโรล มันเดลล์, จากมหาวิทยาลัยบาธและเผยแพร่ครั้งแรกโดยการสนทนา-
นักดาราศาสตร์ได้ทำการค้นพบโดยตรงครั้งแรกของดาวแคระขาวถูกโคจรรอบโดยดาวเคราะห์น้อยที่กำลังสลายตัวซึ่งจะชนเข้ากับมันในที่สุด การสังเกตที่ทำโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์นำเสนอภาพคร่าวๆ ถึงสิ่งที่อาจเกิดขึ้นกับโลกในอีกไม่กี่พันล้านปี ขณะที่ดวงอาทิตย์ก็กลายเป็นดาวแคระขาวเช่นเดียวกับดวงดาวส่วนใหญ่
การศึกษาตีพิมพ์ในธรรมชาติ-ยังเพิ่มการศึกษาจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ที่รายงานว่าดาวแคระอาจมีชั้นบรรยากาศที่ปนเปื้อนด้วยธาตุหนัก ในบางกรณีอาจมีส่วนประกอบของน้ำ การรู้ว่าดาวเคราะห์สามารถเป็นแหล่งที่มาของการปนเปื้อนดังกล่าวทำให้สมมติฐานที่ว่าน้ำบนโลกเป็นสาเหตุนั้นมีน้ำหนักมากขึ้นถูกทับถมด้วยร่างหินจากดินแดนอันห่างไกลในระบบสุริยะของเรา
ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่รวมทั้งดวงอาทิตย์ของเราด้วยกลายเป็นดาวแคระขาวในขณะที่พวกมันตาย - ก่อนที่จะออกไปในฐานะดาวแคระดำหรือซูเปอร์โนวา - เมื่อพวกเขาใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หมด ของเรารุ่นมาตรฐานสำหรับดาวแคระขาวจะทำนายว่าดาวแคระขาวไม่มีธาตุใดหนักกว่าฮีเลียมในบรรยากาศ แต่การตรวจวัดบรรยากาศดาวแคระขาวที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แสดงให้เห็นว่าการปรากฏตัวขององค์ประกอบที่หนักกว่าเช่น ออกซิเจน แมกนีเซียม ซิลิคอน และเหล็ก เรื่องนี้น่าประหลาดใจเพราะคาดว่าแรงโน้มถ่วงพื้นผิวที่รุนแรงของดาวฤกษ์จะทำให้ธาตุหนักจมลงสู่ใจกลางอย่างรวดเร็ว เหลือเพียงบรรยากาศที่เรียบง่ายของไฮโดรเจนและฮีเลียม
คำอธิบายประการหนึ่งสำหรับมลภาวะในชั้นบรรยากาศก็คือ วัตถุที่เป็นหินที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับวัตถุในระบบสุริยะของเราชนกับดาวแคระขาว และเติมเต็มบรรยากาศด้วยธาตุหนักชนิดใหม่ รวมถึงน้ำ อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าวัตถุที่เป็นหินดังกล่าวมีอยู่จริงหรืออาจตกลงบนดาวแคระขาวได้
ผู้เขียนการศึกษาใหม่ค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้โดยสังเกตเห็นความสว่างลดลง ซึ่งเป็นสัญญาณคล้ายการผ่านหน้าจากดาวแคระขาวWD 1145+017(หรือเรียกอีกอย่างว่า EPIC 201563164) นอกจากนี้ยังตรวจพบสัญญาณที่คล้ายกันแต่อ่อนกว่า โดยทั้งหมดมีระยะเวลาระหว่าง 4.5 ถึง 5 ชั่วโมง ด้วยการใช้ข้อมูลเพิ่มเติมจากกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลก พวกมันตีความการลดลงเหล่านี้เป็นเวลาที่วัตถุมวลต่ำโคจรอยู่หน้าดาวแคระขาว ซึ่งบังแสงบางส่วนไว้
แม้ว่าพฤติกรรมของการลดลงตามเวลาจะซับซ้อน แต่ทีมงานคิดว่าวัตถุดาวเคราะห์น้อยอย่างน้อย 6 ดวงที่มีมวลเทียบเคียงหรือเล็กกว่าดาวเคราะห์แคระเซเรสโคจรรอบดาวแคระขาว WD 1145+017 ทุกๆ 4.5 หรือ 4.9 ชั่วโมง ลำตัวปรากฏเป็นหินด้วยความหนาแน่นมากกว่าดาวพลูโต - อย่างน้อยสองกรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร พวกมันยังมีหางฝุ่นคล้ายดาวหางเกิดขึ้นเมื่อรังสีที่ตกกระทบจากดาวแคระขาวทำให้พื้นผิวของมันร้อนขึ้น ทำให้เกิดแร่ธาตุเช่นออร์โธคลาสและฟายาไลท์ให้เกิดไอระเหยของโลหะ
นักดาราศาสตร์ยังได้วิเคราะห์แสงจากดาวฤกษ์ด้วยสเปกโทรสโกปีและสามารถยืนยันได้ว่ามีการปนเปื้อนด้วยองค์ประกอบต่างๆ เช่น แมกนีเซียม อลูมิเนียม ซิลิคอน แคลเซียม เหล็ก และนิกเกิล องค์ประกอบเหล่านี้น่าจะไปอยู่ที่นั่นในช่วงล้านปีที่ผ่านมา โดยล่าสุดเมื่อพิจารณาจากดาวแคระที่ก่อตัวเมื่อ 175 ล้านปีก่อน
มันหมายถึงอะไรสำหรับโลก?
เมื่อดวงอาทิตย์ของเราตายไป มันก็จะขยายตัวจนกลายเป็นดาวยักษ์แดงขนาดใหญ่และกลืนกินปรอทและดาวศุกร์- ไม่ว่าจะขยายไปถึงโลกก็ยังเป็นประเด็นถกเถียง- เมื่อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์หมด แรงโน้มถ่วงจะทำให้ดวงอาทิตย์หดตัวลงจนเหลือขนาดประมาณโลก แต่มีความหนาแน่นสูงจนดาวฤกษ์ดวงนี้หนึ่งช้อนชาจะหดตัวได้มีมวลเกือบ 13 ตัน วัฏจักรวิวัฒนาการนี้อาจรบกวนวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะ เพิ่มโอกาสที่พวกมันจะชนกันและสลายตัวและตกสู่ดวงอาทิตย์ในที่สุด เช่นเดียวกับในการศึกษาใหม่
การวิจัยยังสามารถช่วยอธิบายคำถามสำคัญอีกข้อหนึ่งในวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดาวเคราะห์ว่าน้ำบนโลกมีอยู่แล้วในวัตถุดึกดำบรรพ์ที่ก่อตัวดาวเคราะห์ของเราหรือไม่ หรือว่ามันเกิดขึ้นที่นี่โดยการชนกับวัตถุอื่นหรือไม่
เมื่อต้นปีที่ผ่านมา พบว่ามีดาวแคระขาวอีกดวง SDSS J1242 มีชั้นบรรยากาศปนเปื้อนด้วยออกซิเจนจำนวนมากซึ่งทำให้เกิดความเป็นไปได้ว่าจะมีการอุ้มน้ำดาวเคราะห์น้อยอาจจะปลูกไว้ตรงนั้นก็ได้ แต่ไม่สามารถตรวจจับเศษหินที่ก่อให้เกิดมลพิษในระบบนี้ได้โดยตรง การศึกษาใหม่นี้เป็นหลักฐานที่น่าสนใจเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างการสลายตัวของหินและชั้นบรรยากาศดาวแคระขาวที่ปนเปื้อน
สี่พันล้านปีก่อน คาดว่าโลกและดาวเคราะห์หินอื่นๆ ถูกถล่มโดยดาวหางและดาวเคราะห์น้อย แม้ว่าดาวเคราะห์น้อยในระบบสุริยะของเราในปัจจุบันจะเป็นวัตถุแห้งแล้ง แต่การศึกษาทั้งสองชิ้นระบุว่าพวกมันสามารถบรรทุกธาตุหนักได้จำนวนหนึ่ง บางทีเมื่อ 4 พันล้านปีที่แล้ว บางส่วนอาจมีน้ำอยู่ และบางทีอาจเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนที่ทำให้เกิดสิ่งก่อสร้างของชีวิต-
ผู้เขียนหวังว่าการศึกษาในอนาคตของ WD 1145+017 และบางทีอาจจะเป็นระบบอื่นๆ ที่มีทรานซิทสเปกโทรสโกปีอาจตรวจจับการมีอยู่ของโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นในหางฝุ่นของเศษซากที่โชคร้าย
แคโรล มันเดลล์, หัวหน้าสาขาวิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์,มหาวิทยาลัยบาธ
บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยการสนทนา- อ่านบทความต้นฉบับ-
