นักดาราศาสตร์ค้นพบ 'ไซเลน' สารเคมีที่ก่อตัวเป็นเมฆบนดาวแคระน้ำตาลอายุเก่าแก่ 10,000 ล้านปี

ทีมนักดาราศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์เจมิไนใต้ (Gemini South Telescope) ของหอดูดาวนานาชาติเจมิไน (International Gemini Observatory) ในเครือหอดูดาว NOIRLab และกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เพื่อตรวจจับการมีอยู่ของก๊าซมีเทน (CH₄) น้ำ (H₂O) และก๊าซไซเลน (SiH₄) บนดาวแคระน้ำตาลเย็นจัดที่ชื่อ WISEA J153429.75-104303.3 หรือ W1534

ดาวแคระน้ำตาลดวงนี้ถูกขนานนามว่า “ดิแอกซิเดนต์” (The Accident) ตั้งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 50 ปีแสง ในกลุ่มดาวคันชั่ง (Libra) คาดว่ามันก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 10,000-12,000 ล้านปีก่อน ทำให้มันเป็นหนึ่งในดาวแคระน้ำตาลที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบมา

ดาวแคระน้ำตาลดวงนี้ถูกพบครั้งแรกในปี ค.ศ. 2020 โดยนักวิทยาศาสตร์พลเมืองที่เข้าร่วมโครงการ Backyard Worlds: Planet 9 ซึ่งเป็นโครงการวิทยาศาสตร์พลเมืองที่เปิดให้คนทั่วไปมีส่วนร่วม โปรไฟล์แสงที่แปลกประหลาดของมันดึงดูดความสนใจของนักดาราศาสตร์ และนำไปสู่การใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สุดสองตัวทั้งแบบติดตั้งบนพื้นโลกและในอวกาศ เพื่อสำรวจบรรยากาศและทำความเข้าใจธรรมชาติและองค์ประกอบของมันให้ดียิ่งขึ้น

ผลการตรวจสอบนำโดย ดร.แอรอน ไมสเนอร์ (Aaron Meisner) นักดาราศาสตร์จาก NOIRLab โดยเริ่มจากการใช้กล้องโทรทรรศน์เจมิไนใต้เพื่อบันทึกภาพในย่านใกล้อินฟราเรดของดาว W1534 ดร.ไมสเนอร์ กล่าวว่าดาว W1534 มีความสลัวมาก และกล้องเจมิไนใต้เป็นกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเพียงตัวเดียวที่สามารถตรวจจับมันได้ การตรวจจับนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถประมาณเวลาเปิดรับแสงที่จำเป็นสำหรับการสำรวจชั้นบรรยากาศลึกของดาวดวงนี้ได้ และนำไปสู่การสังเกตการณ์เพิ่มเติมด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์

ในที่สุด ทีมวิจัยก็พบหลักฐานที่ชัดเจนของสารเคมี “ไซเลน” (silane) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมของซิลิคอน (silicon) ที่จับตัวกับอะตอมไฮโดรเจน (hydrogen) สี่อะตอมในบรรยากาศของดาว W1534 นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์คาดการณ์มานานแล้วว่าโมเลกุลนี้มีอยู่ในดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ และมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของเมฆภายในบรรยากาศของดาวเหล่านั้น

แม้จะมีการค้นคว้ามานานหลายทศวรรษ แต่ไซเลนก็ไม่เคยถูกตรวจพบในบรรยากาศของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ในระบบสุริยะของเราอย่างดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ รวมถึงดาวแคระน้ำตาลและดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์อีกหลายพันดวงที่นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษา การค้นพบครั้งนี้จึงถือเป็นการค้นพบไซเลนครั้งแรกในดาวแคระน้ำตาล ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ หรือวัตถุใดๆ ในระบบสุริยะของเรา

การที่โมเลกุลนี้ไม่เคยถูกตรวจพบที่อื่นนอกจากดาวแคระน้ำตาลที่มีลักษณะพิเศษเพียงดวงเดียวนี้ แสดงให้เห็นถึงบางสิ่งบางอย่างเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เก่าแก่เช่นนี้ ดร.แจ็กกี แฟเฮอร์ตี (Jackie Faherty) นักวิจัยจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอเมริกัน (American Museum of Natural History) กล่าวว่า “บางครั้งวัตถุที่มีลักษณะสุดขีดก็ช่วยให้เราเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในวัตถุปกติได้”

การมีอยู่ของไซเลนในบรรยากาศของดาว W1534 ชี้ให้เห็นว่าในวัตถุที่เก่าแก่มาก ซิลิคอนสามารถจับกับไฮโดรเจนเพื่อก่อตัวเป็นโมเลกุลที่มีน้ำหนักเบาและสามารถลอยขึ้นไปถึงชั้นบรรยากาศชั้นบนของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ได้ แต่ในวัตถุที่ก่อตัวขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ เช่น ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ซิลิคอนจะจับกับออกซิเจนซึ่งมีอยู่มากกว่า ทำให้เกิดโมเลกุลที่มีน้ำหนักมากกว่าและจมลงสู่ชั้นลึกของบรรยากาศ ซึ่งกล้องโทรทรรศน์ของเราไม่สามารถตรวจจับได้

หลักฐานที่พบในบรรยากาศของดาว W1534 ยืนยันความเข้าใจของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับวิธีการก่อตัวของเมฆบนดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ และให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญว่าการก่อตัวของดาวในยุคแรกเริ่มสามารถส่งผลกระทบต่อองค์ประกอบของบรรยากาศดาวเคราะห์ได้อย่างไร นอกจากนี้ยังเผยให้เห็นว่าโลกที่ก่อตัวขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน อาจมีลักษณะแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับโลกที่ก่อตัวในช่วงรุ่งอรุณของระบบสุริยะของเรา

ข้อมูลอ้างอิง: Science News