นักดาราศาสตร์ได้สร้างประวัติศาสตร์หน้าใหม่ในการไขปริศนาวิวัฒนาการของจักรวาล ด้วยการจับภาพช่วงเวลาสำคัญในกระบวนการกำเนิดระบบดาวเคราะห์ได้เป็นครั้งแรก โดยอาศัยศักยภาพของกล้องโทรทรรศน์วิทยุอัลมา (ALMA – Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ในโครงการสำรวจที่มีชื่อว่า ARKS ซึ่งมุ่งเน้นการศึกษาโครงสร้างของ “จานเศษซากดาวเคราะห์” (Debris Disks) ภาพที่ได้เผยให้เห็นรายละเอียดคมชัดที่สุดเท่าที่เคยมีมาของระบบดาวจำนวน 24 แห่งที่กำลังอยู่ในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อ เปรียบได้กับช่วง “วัยรุ่น” ของระบบดาวเคราะห์ ซึ่งผ่านพ้นช่วงแรกเกิดมาแล้วแต่ยังไม่เติบโตเป็นผู้ใหญ่ที่นิ่งสงบอย่างเต็มตัว
ความสำคัญของการค้นพบครั้งนี้คือการเติมเต็มช่องว่างความรู้ที่นักดาราศาสตร์ตามหามานาน เมเรดิธ ฮิวจ์ส (Meredith Hughes) รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวสเลียนและหนึ่งในหัวหน้าคณะวิจัย อธิบายว่า ในอดีตเรามักจะเห็นภาพ “วัยทารก” ของดาวเคราะห์ที่กำลังก่อตัวในจานก๊าซและฝุ่น หรือไม่ก็เห็นระบบดาวเคราะห์ที่ “โตเต็มวัย” แล้ว แต่ช่วงเวลาระหว่างกลางที่เป็นช่วงวัยรุ่นนั้นกลับเป็นสิ่งที่หาดูได้ยากและลึกลับมาก ซึ่งหากเปรียบเทียบกับระบบสุริยะของเรา ช่วงเวลานี้จะตรงกับแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) ซึ่งเป็นวงแหวนของวัตถุน้ำแข็งที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป เป็นสถานที่ที่เก็บรักษาร่องรอยของการชนกันครั้งใหญ่และการย้ายวงโคจรของดาวเคราะห์เมื่อหลายพันล้านปีก่อน การศึกษาจานเศษซากดาวเคราะห์ทั้ง 24 แห่งในโครงการ ARKS จึงเปรียบเสมือนการเปิดหน้าต่างกาลเวลาให้เราเห็นภาพในอดีตของระบบสุริยะ ในช่วงที่ดวงจันทร์กำลังก่อตัว หรือช่วงที่ดาวเคราะห์ต่าง ๆ กำลังเบียดเสียดแย่งชิงตำแหน่งวงโคจรกันอย่างดุเดือด
สาเหตุที่ช่วงวัยรุ่นของระบบดาวเคราะห์นี้หลบซ่อนจากการถูกค้นพบมาอย่างยาวนาน ก็เพราะจานเศษซากเหล่านี้มีความสว่างน้อยมาก โดยจางกว่าจานก๊าซที่เป็นแหล่งกำเนิดดาวเคราะห์ในช่วงแรกเกิดถึงร้อยเท่าหรือพันเท่า แต่ด้วยเทคโนโลยีของ ALMA ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองเห็นโครงสร้างที่ซับซ้อนภายในความมืดมิดนั้นได้ ไม่ว่าจะเป็นวงแหวนหลายชั้น รัศมีขนาดใหญ่ที่แผ่กว้าง ขอบเขตที่คมชัด หรือแม้แต่ส่วนโค้งและกลุ่มก้อนฝุ่นที่คาดไม่ถึง เซบาสเตียน มาริโน (Sebastián Marino) หัวหน้าโครงการ ARKS จากมหาวิทยาลัยเอ็กซิเตอร์ เสริมว่าสิ่งที่เราเห็นไม่ใช่แค่วงแหวนเรียบง่าย แต่มีความหลากหลายอย่างน่าทึ่ง ซึ่งบ่งบอกถึงประวัติศาสตร์อันรุนแรงและเต็มไปด้วยพลวัตของระบบดาวเคราะห์เหล่านั้น
ผลการสำรวจจากโครงการ ARKS ครั้งนี้ถือเป็นการสร้างมาตรฐานใหม่ให้กับวงการดาราศาสตร์ โดยพบว่าประมาณ 1 ใน 3 ของจานเศษซากที่สังเกตการณ์มีโครงสร้างย่อยที่ชัดเจน เช่น วงแหวนซ้อนกันหรือช่องว่างระหว่างวงแหวน ซึ่งอาจเป็นร่องรอยที่หลงเหลือมาจากยุคก่อตัวดาวเคราะห์ หรือเกิดจากการถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ปั้นแต่งขึ้นในภายหลัง นอกจากนี้ยังพบความหลากหลายที่น่าประหลาดใจ ในขณะที่บางระบบยังคงความซับซ้อนไว้ แต่บางระบบกลับเริ่มแผ่ขยายออกเป็นแถบกว้างที่ราบเรียบ คล้ายกับวิวัฒนาการของระบบสุริยะของเรา ยิ่งไปกว่านั้น หลายระบบยังแสดงให้เห็นถึงร่องรอยของการกวนจากดาวเคราะห์ ทำให้เกิดโซนที่สงบนิ่งสลับกับโซนที่วุ่นวาย โดยมีการฟุ้งกระจายของฝุ่นในแนวตั้ง ซึ่งคล้ายคลึงกับการปะปนกันของวัตถุในแถบไคเปอร์ที่มีทั้งกลุ่มที่โคจรอย่างสงบและกลุ่มที่ถูกรบกวนจากการย้ายตำแหน่งของดาวเนปจูนในอดีต
สิ่งที่สร้างความประหลาดใจให้กับทีมวิจัยอีกประการหนึ่งคือ การค้นพบก๊าซที่ยังคงหลงเหลืออยู่ในจานเศษซากเหล่านี้เป็นเวลานานกว่าที่คาดการณ์ไว้ ในบางระบบ ก๊าซที่ตกค้างอาจมีบทบาทสำคัญในการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์ที่กำลังเติบโต หรือแม้กระทั่งผลักดันฝุ่นให้กระจายตัวออกไปเป็นวงกว้าง นอกจากนี้ รูปทรงที่บิดเบี้ยวและไม่สมมาตรของจานฝุ่นหลายแห่ง ยังเป็นหลักฐานบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์ที่เรามองไม่เห็น ซึ่งใช้แรงโน้มถ่วงผลักดันฝุ่น หรืออาจเป็นรอยแผลเป็นจากการอพยพย้ายถิ่นของดาวเคราะห์ในอดีต ข้อมูลทั้งหมดนี้ได้ถูกเปิดเผยสู่สาธารณะเพื่อให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกนำไปศึกษาต่อ ซึ่งจะเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าประวัติศาสตร์อันวุ่นวายของระบบสุริยะเรานั้น เป็นเรื่องปกติที่เกิดขึ้นทั่วไปในจักรวาล หรือเป็นกรณีพิเศษที่ไม่เหมือนใครกันแน่ โครงการนี้จึงเปรียบเสมือนการเติมหน้าที่หายไปในอัลบั้มรูปครอบครัวของระบบสุริยะ ช่วยให้เราเข้าใจที่มาของหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ และพลวัตการเติบโตของดาวเคราะห์ได้ดียิ่งขึ้น
ข้อมูลอ้างอิง: ALMA
- ALMA Reveals Teenage Years of New Worlds
