ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ นำโดยมหาวิทยาลัยแมคควอรี (Macquarie University) ได้เฝ้าสังเกตการณ์การสลายตัวของวงโคจรของดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงหนึ่ง ซึ่งจะให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับวิธีที่ดาวฤกษ์ดูดกลืนพลังงานจากดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ใกล้เคียง
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีชื่อว่า TOI-2109b ซึ่งอยู่ห่างออกไป 870 ปีแสงในกลุ่มดาวเฮอร์คิวลีส (Hercules constellation) ถือเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่แปลกประหลาดที่สุดเท่าที่เคยมีการค้นพบ โลกขนาดมหึมาดวงนี้จัดอยู่ในประเภทที่หายากซึ่งเรียกว่า “ดาวพฤหัสบดีร้อน” (Hot Jupiter) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ที่โคจรใกล้ดาวฤกษ์ของมันมาก จนมีอุณหภูมิพื้นผิวร้อนจัด ดาวเคราะห์ประเภทนี้พบได้ไม่บ่อยนัก โดยคิดเป็นเพียงประมาณสองในทุกๆ พันดวงที่ถูกค้นพบ
ดร. ไฮเม เอ. อัลวาราโด-มอนเตส นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมคควอรี ผู้นำการศึกษานานาชาติที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal เมื่อวันที่ 15 กรกฎาคม กล่าวว่า “นี่คือดาวพฤหัสบดีร้อนพิเศษ (ultra-hot Jupiter) และโคจรเข้าใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากกว่าดาวพฤหัสบดีร้อนดวงอื่นๆ ที่เคยค้นพบ”
ดาวเคราะห์ TOI-2109b โคจรรอบดาวฤกษ์ของมันครบหนึ่งรอบในเวลาเพียง 16 ชั่วโมง ทำให้ระยะปีของมันเป็นหนึ่งในปีที่สั้นที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกไว้สำหรับดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ ด้วยมวลที่มากกว่าดาวพฤหัสบดีเกือบ 5 เท่า และเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 2 เท่า ดาวเคราะห์ดวงนี้โคจรอยู่ใกล้ดาวฤกษ์ของมันมากกว่าที่ดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์ของเราเสียอีก
ด้วยตำแหน่งที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์อย่างสุดขั้ว TOI-2109b จึงเป็นโอกาสที่หาได้ยากในการสังเกตปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “การสลายตัวของวงโคจร” (orbital decay) แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะคาดการณ์กระบวนการนี้มานานแล้ว แต่เพิ่งมีการสังเกตเห็นในระบบดาวเคราะห์เพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น ทำให้ TOI-2109b กลายเป็นเป้าหมายที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาเพิ่มเติม
จากการวิเคราะห์ข้อมูลการผ่านหน้า (transit) จากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินหลายแห่ง รวมถึงข้อมูลจากดาวเทียม TESS ขององค์การนาซา และดาวเทียม CHEOPS ขององค์การอวกาศยุโรป ในช่วงปี 2010 ถึง 2024 ทีมวิจัยได้ตรวจพบการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในวงโคจรของดาวเคราะห์
ทั้งแบบจำลองทางทฤษฎีและการสังเกตการณ์ต่างคำนวณได้อย่างอิสระว่า คาบการโคจรของดาวเคราะห์จะลดลงอย่างน้อย 10 วินาทีในอีกสามปีข้างหน้า ซึ่งเป็นการยืนยันว่าดาวเคราะห์อาจกำลังโคจรเป็นเกลียวเข้าหาดาวฤกษ์ของมัน
นักวิจัยได้ระบุถึงชะตากรรมที่เป็นไปได้ 3 รูปแบบ สำหรับ TOI-2109b ดังนี้
- ดาวเคราะห์อาจถูกแรงไทดัล (tidal forces) ฉีกออกจากกัน เมื่อมันเข้าใกล้ขีดจำกัดของโรช (Roche limit) ซึ่งเป็นจุดที่แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์มีพลังเหนือกว่าแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์เอง
- หากการสลายตัวของวงโคจรเร่งความเร็วขึ้น ดาวเคราะห์อาจพุ่งเข้าชนดาวฤกษ์โดยตรง ดาวฤกษ์จะดูดกลืนและเผาทำลายมันจนหมดสิ้น และดาวเคราะห์จะหายไป เหตุการณ์เช่นนี้จะสร้างแสงวาบที่สามารถตรวจจับได้ คล้ายกับหรือใหญ่กว่าเหตุการณ์ที่สังเกตได้ในปี 2020 เมื่อดาวเคราะห์หินถูกดาวฤกษ์แม่ของมันกลืนกิน
- การแผ่รังสีที่รุนแรงจากดาวฤกษ์อาจกำจัดชั้นบรรยากาศที่เป็นแก๊สของดาวเคราะห์ออกไปจนหมดสิ้น ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า “การระเหยด้วยแสง” (photoevaporation) เหลือไว้เพียงแก่นกลางที่เป็นหิน
ข้อค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า ดาวเคราะห์หินบางดวงในระบบสุริยะอื่นอาจเป็นแก่นกลางที่หลงเหลืออยู่ของอดีตดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ ซึ่งเป็นความเป็นไปได้ที่อาจเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาวเคราะห์ไปโดยสิ้นเชิง การเฝ้าติดตามอย่างต่อเนื่องในอีกสามถึงห้าปีข้างหน้า จะทำให้นักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรที่คาดการณ์ไว้ได้ ซึ่งจะเป็นการสังเกตการณ์ระบบดาวเคราะห์ที่กำลังจะถึงจุดจบแบบเรียลไทม์
