กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) รายงานสภาพอากาศดาว SIMP-0136 พบทั้งพายุและแสงออโรราปกคลุม

ดาวแคระน้ำตาล “ดาวฤกษ์ล้มเหลว”

ดาว SIMP-0136 ดวงนี้จัดอยู่ในกลุ่มดาวแคระน้ำตาล หรือที่เรียกกันว่า ดาวฤกษ์ล้มเหลว (Failed) เพราะแม้จะก่อตัวจากกลุ่มก๊าซเช่นเดียวกับดาวฤกษ์ แต่กลับมีมวลไม่มากพอจะจุดปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนภายในแกนกลางได้ ที่สำคัญดาว SIMP-0136 ไม่ได้โคจรรอบดาวแม่ หากแต่หมุนรอบตัวเองทุก ๆ 2 ชั่วโมงครึ่ง ขณะล่องลอยอย่างอิสระในความเวิ้งว้างของจักรวาล

นักวิทยาศาสตร์จัดให้ ดาว SIMP-0136 อยู่ในกลุ่มวัตถุมวลระดับดาวเคราะห์ที่โดดเดี่ยว (Isolated Planetary-Mass Object) ซึ่งมีมวลประมาณ 13 เท่าของดาวพฤหัสบดี แม้ว่าจะมีโครงสร้างและองค์ประกอบของดาวยักษ์ก๊าซ แต่มันไม่ถูกจัดประเภทเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ (exoplanet) 

เนื่องจากมันไม่ได้โคจรรอบดาวฤกษ์ของตัวเอง วัตถุนี้ตั้งอยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือก ห่างจากโลกประมาณ 20 ปีแสง ในกลุ่มดาวปลา (Pisces) และคาดว่ามีอายุประมาณ 200 ล้านปี SIMP 0136 เป็นดาวเคราะห์โดดเดี่ยวหรือดาวแคระน้ำตาลที่สว่างที่สุดที่สามารถมองเห็นได้จากซีกโลกเหนือ 

ภาพของดาว SIMP-0136 ปัจจุบันยังคงเป็นภาพวาดตามแนวคิดของศิลปินที่แสดงถึงวัตถุนี้อ้างอิงจากการสังเกตการณ์ล่าสุดจาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) และการสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้จากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล, สปิตเซอร์, และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินหลายแห่ง

และด้วยศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) นักดาราศาสตร์สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในชั้นบรรยากาศระหว่างการหมุนรอบตัวเองของดาวดวงนี้ และเผยรายงานสภาพอากาศที่ละเอียดที่สุดเท่าที่เคยมีการศึกษามา 

การค้นพบได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Astronomy & Astrophysics เมื่อวันที่ 26 กันยายนที่ผ่านมา ถือเป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่จับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ องค์ประกอบทางเคมี และก้อนเมฆในชั้นบรรยากาศของดาวแคระน้ำตาลได้โดยตรง

ผลงานจินตนาการของศิลปินเกี่ยวกับดาวเคราะห์และแสงเหนือบนดาว SIMP-0136

JWST เผยรายงานสภาพอากาศละเอียดที่สุด

เอเวิร์ต นาเซดกิน (Evert Nasadin) หัวหน้าทีมวิจัยจากวิทยาลัยทรินิตี้ ดับลิน ระบุว่า “นี่คือหนึ่งในการวัดชั้นบรรยากาศของวัตถุนอกระบบสุริยะที่แม่นยำที่สุด และเป็นครั้งแรกที่เราเห็นการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติชั้นบรรยากาศแบบเรียลไทม์” ขณะที่ โจฮันนา วอส (Johanna Vos) ผู้ร่วมวิจัย กล่าวเสริมว่า "การเข้าใจกระบวนการสภาพอากาศเหล่านี้จะเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบในอนาคต"

องค์ประกอบของดาว SIMP-0136

การสังเกตการณ์เผยว่าดาว SIMP-0136 มีเมฆที่เสถียรกว่าที่คาดไว้ โดยประกอบด้วยอนุภาคซิลิเกตร้อนคล้ายทราย ขณะที่ในชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้น ทีมวิจัยพบอากาศร้อนเกินแบบจำลองถึง 300 องศาเซลเซียส หรือ 570 ฟาเรนไฮธ์ ซึ่งเชื่อว่าเป็นผลจากแสงออโรราที่เกิดจากสนามแม่เหล็กอันทรงพลังของดาว การปะทะของอนุภาคมีประจุไม่เพียงสร้างแสงเรืองรอง แต่ยังเพิ่มพลังงานความร้อนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ทำให้ส่วนบนร้อนกว่าที่คาดมาก

นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) ยังตรวจพบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเล็กน้อยไม่เกิน 5 องศาเซลเซียส ในชั้นบรรยากาศที่ลึกกว่า นักวิทยาศาสตร์ตีความว่าอาจเกิดจากระบบพายุขนาดมหึมา คล้าย “จุดแดงใหญ่” ของดาวพฤหัสบดีที่เคลื่อนตัวตามการหมุนของดาว

นักวิจัยชี้ว่า ดาวแคระน้ำตาลเช่น SIMP-0136 ถือเป็นห้องทดลองธรรมชาติชั้นเลิศ เนื่องจากไม่ถูกรบกวนด้วยแสงสว่างจากดาวฤกษ์แม่ และสามารถใช้เป็นแบบจำลองในการทำความเข้าใจชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ยักษ์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นในระบบสุริยะอันไกลโพ้นได้

เป้าหมายถัดไปของวงการดาราศาสตร์ คือ การนำเทคนิคเดียวกันนี้ไปใช้กับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์โดยตรง เพื่อศึกษาว่าสภาพอากาศและชั้นบรรยากาศของโลกเหล่านั้นพัฒนาและเปลี่ยนแปลงอย่างไรในระยะยาว โดยอาศัยกล้อง JWST ร่วมกับหอสังเกตการณ์ยุคใหม่ เช่น กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่พิเศษ (ELT) และหอสังเกตการณ์โลกเอื้ออาศัยได้ที่ NASA วางแผนไว้ในอนาคต