การศึกษาใหม่ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล พบว่า “ดาวแคระน้ำตาล” นั้นเป็นกลุ่มวัตถุที่มักอยู่อย่างโดดเดี่ยวใน “เอกภพ” แตกต่างจาก “ดาวฤกษ์” ที่สามารถพบเจอได้ทั้งใน “ระบบดาวเดี่ยว” และ “ระบบดาวคู่”

ภาพถ่าย SDSS J1416 กับ J1348 ดาวแคระน้ำตาลคู่ที่โคจรรอบกัน ซึ่งทั้งสองนั้นมีขนาดที่แตกต่างกัน

ดาวแคระน้ำตาลเป็นกลุ่มวัตถุที่มีมวลต่ำกว่าดาวฤกษ์ เนื่องจากการกำเนิดของมันนั้นคล้ายคลึงกับดาวฤกษ์ทั่วไปที่เกิดจากการรวมตัวของกลุ่มก๊าซที่หลงเหลือจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา เพียงแต่มวลที่มันสะสมมานั้นไม่มากเพียงพอสำหรับการจุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในใจกลางของมันเหมือนดาวฤกษ์ทั่วไปได้ แต่ถึงกระนั้นดาวแคระน้ำตาลก็ยังคงสามารถแผ่รังสีความของมันจากเนื้อในที่หนาแน่นของมันได้ ทำให้มีการตั้งทฤษฎีถึงความเป็นไปได้ที่ดาวแคระน้ำตาลนั้นจะสามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียสฟิวชันของธาตุอย่างดิวเทอเรียมหรือลิเทียมได้ขึ้นมา ซึ่งดาวแคระน้ำตาลนั้นมีมวลมากกว่าดาวเคราะห์ก๊าซที่ใหญ่ที่สุด แต่ยังคงเล็กกว่าดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดอย่างดาวแคระแดงอยู่ดี

นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในการสังเกตดาวแคระน้ำตาลทั้งหมด 33 ดวงที่อยู่ในช่วงแถบสเปกตรัม T8–Y1 ซึ่งเป็นแถบสเปกตรัมที่ดาวแคระน้ำตาลแผ่รังสีออกมา การศึกษานี้เป็นการศึกษาด้วยวิธีใหม่เพื่อสังเกตหาระบบดาวแคระน้ำตาลคู่หรือดาวแคระน้ำตาลที่มีระบบดาวเคราะห์โคจรอยู่ล้อมรอบ

ภาพวาดดาวแคระน้ำตาล ซึ่งเป็นวัตถุใหญ่กว่าดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดแต่ก็ไม่ใหญ่พอที่จะสร้างปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในตัวมันเองได้

จากการสังเกตของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนั้นพบว่ายังมีระบบดาวแคระน้ำตาลที่อยู่เป็นคู่อยู่บ้าง ซึ่งมีวงโคจรอยู่ห่างกันราว 483 ล้านกิโลเมตร ซึ่งเป็นระยะห่างประมาณดวงอาทิตย์ถึงแถบดาวเคราะห์น้อย แต่พวกเขาไม่พบกับกลุ่มดาวแคระน้ำตาลที่เป็นระบบดาวคู่ที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ของเรา หมายความว่าดาวแคระน้ำตาลคู่นั้นยึดโยงกันด้วยแรงโน้มถ่วงที่เบาบางและต่างแยกย้ายกันออกไปเมื่อเวลาผ่านไปหลายร้อยล้านปี

ถึงแม้ระบบดาวแคระน้ำตาลคู่นั้นจะพบได้ แต่นั่นเป็นสิ่งที่พบได้น้อยซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบนั้นเพิ่งเกิดขึ้นและมีอายุน้อย สิ่งนี้ชี้ให้เห็นชัดว่าการอยู่รอดของระบบดาวแคระน้ำตาลคู่นั้นเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นได้ไม่มาก แตกต่างจากระบบของดาวฤกษ์ที่สามารถจุดปฏิกิริยานิวเคลียสฟิวชันได้ ระบบเหล่านั้นถูกยึดโยงด้วยแรงโน้มถ่วงที่เสถียรกว่า สามารถคงสภาพของการเป็นระบบดาวคู่ได้ ซึ่งจากการสำรวจเอกภพของเรานั้นพบว่ามากกว่าครึ่งหนึ่งของระบบดาวฤกษ์เป็นระบบดาวคู่

การที่ระบบดาวแคระน้ำตาลคู่นั้นอยู่ได้น้อยกว่านั้นก็เป็นเพราะว่าดาวแคระน้ำตาลนั้นมีแรงโน้มถ่วงที่น้อยกว่าดาวฤกษ์มาก เมื่อดาวแคระน้ำตาลถือกำเนิดขึ้น อาจจะดึงดูดดาวแคระน้ำตาลใกล้เคียงมาโคจรรอบกันและเป็นระบบดาวคู่ แต่เมื่อระยะเวลาผ่านไป เมื่อระบบดาวคู่นี้เดินทางผ่านห้วงอวกาศ ระบบดาวนี้อาจพบเจอกับดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าเข้ามารบกวนกับระบบของทั้งสอง แรงดึงดูดที่ทั้งสองมีให้กันที่เบาบางจึงถูกแยกกันไปในที่สุด ทำให้เมื่อดาวแคระน้ำตาลที่มีอายุมากขึ้น มักจะพบดาวแคระน้ำตาลเหล่านั้นอยู่อย่างโดดเดี่ยว ไม่ก็โคจรรอบดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าแทน

ภาพถ่ายต่อเนื่องของกลุ่มระบบดาวแคระน้ำตาลคู่ที่โคจรรอบกันและกัน ซึ่งดาวแคระน้ำตาลที่โคจรรอบกันและกันเหล่านี้ล้วนเป็นระบบดาวที่ยังมีอายุยังน้อย

การค้นพบนี้เกิดจากความสามารถของอุปกรณ์ตรวจจับแสงอินฟราเรดในย่านใกล้แสงที่ตามองเห็นของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่ทำงานมาร่วมกว่า 30 ปีแล้ว เนื่องจากดาวแคระน้ำตาลนั้นเป็นดาวที่ไม่มีปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน พวกมันจึงไม่มีแสงสว่างในตัวเอง ถึงมันจะเย็นกว่าดาวฤกษ์ แต่ถึงอย่างนั้นมันก็ยังคงแผ่รังสีความร้อนออกมาสู่ห้วงอวกาศอยู่ดี ซึ่งถึงแม้ว่าแรงจูงใจในการศึกษาครั้งนี้จะเริ่มจากการศึกษาแนวโน้มของระบบดาวแคระน้ำตาลหลายดวงว่ามีมวลมากน้อยเพียงใด แต่จากการศึกษาครั้งนี้ก็ทำให้เข้าใจถึงวิวัฒนาการของดาวแคระน้ำตาลมากยิ่งขึ้น

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล: NASA, academic.oup

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

การสำรวจใหม่พบว่า “ดาวแคระน้ำตาล” เป็นระบบดาวที่อยู่อย่างโดดเดี่ยวเสมอ