โปรโตแพลนต์

โปรโตแพลนต์หรือเอ็มบริโอของดาวเคราะห์คือวัตถุทางดาราศาสตร์ที่กำเนิดขึ้นภายในจานโปรโตแพลนต์ซึ่งผ่านการหลอมละลายภายในเพื่อสร้างโครงสร้างภายในที่แตกต่างกัน[ 1 ]
เชื่อกันว่าโปรโตแพลนต์ก่อตัวขึ้นจากดาวเคราะห์น้อยขนาดกิโลเมตรที่รบกวนวงโคจรของกันและกันด้วยแรงโน้มถ่วงและชนกัน ค่อยๆรวมตัวกันเป็นวัตถุขนาดใหญ่ขึ้น[ 2 ]ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การเติบโตอย่างรวดเร็ว" [ 3 ]เมื่อสะสมมวล ได้มากพอ โปรโตแพลนต์จะเริ่มมีรูปร่างทรงกลมเนื่องจากสมดุลอุทกสถิตและกลายเป็นดาวเคราะห์แคระซึ่งดาวเคราะห์แคระเหล่านั้นที่ต่อมาสามารถครอบงำวงโคจรของตนเอง ได้ จะกลายเป็นดาวเคราะห์อย่างแท้จริง
เส้นทางการก่อตัวของโปรโตแพลนต์อีกทางหนึ่งคือกระบวนการที่เรียกว่าการแตกตัวของจาน การก่อตัวโดยกระบวนการนี้เรียกอีกอย่างว่าความไม่เสถียรของแรงโน้มถ่วง (จาน) ซึ่งเป็นที่นิยมสำหรับดาวเคราะห์ยักษ์ที่มีวงโคจรกว้าง[ 4 ]
สมมติฐานดาวเคราะห์น้อย
ดาวเคราะห์น้อยเป็นวัตถุที่ก่อตัวขึ้นจากฝุ่น หิน และวัสดุอื่นๆ ซึ่งมีขนาดตั้งแต่เมตรไปจนถึงหลายร้อยกิโลเมตร ตามสมมติฐานดาวเคราะห์น้อยของ Chamberlin–MoultonและทฤษฎีของViktor Safronovจานดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดที่ประกอบด้วยวัสดุต่างๆ เช่น ก๊าซและฝุ่น จะโคจรรอบดาวฤกษ์ในช่วงเริ่มต้นของการก่อตัวของระบบดาวเคราะห์ แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัสดุดังกล่าวจะก่อตัวเป็นก้อนที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งบางส่วนมีขนาดเท่ากับดาวเคราะห์น้อย[ 5 ] [ 6 ]
เชื่อกันว่าการชนกันของดาวเคราะห์น้อยทำให้เกิดตัวอ่อนดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ขึ้นหลายร้อยตัว ในช่วงเวลาหลายร้อยล้านปี ตัวอ่อนเหล่านี้ได้ชนกันเอง ลำดับที่แน่นอนของการชนกันของตัวอ่อนดาวเคราะห์เพื่อประกอบเป็นดาวเคราะห์นั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่เชื่อกันว่าการชนกันครั้งแรกจะทำให้ตัวอ่อน "รุ่นแรก" ถูกแทนที่ด้วยตัวอ่อนรุ่นที่สองซึ่งประกอบด้วยตัวอ่อนจำนวนน้อยลงแต่มีขนาดใหญ่ขึ้น ตัวอ่อนเหล่านี้ก็จะชนกันเพื่อสร้างตัวอ่อนรุ่นที่สามซึ่งมีจำนวนน้อยลงแต่มีขนาดใหญ่ขึ้นไปอีก ในที่สุด ตัวอ่อนเพียงไม่กี่ตัวก็เหลืออยู่ ซึ่งชนกันเพื่อประกอบเป็นดาวเคราะห์อย่างสมบูรณ์[ 7 ]
โปรโตแพลนต์ในยุคแรกมีธาตุกัมมันตรังสี มากกว่า [ 8 ]ซึ่งปริมาณลดลงเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการสลายตัวของกัมมันตรังสีความร้อนเนื่องจากกัมมันตรังสี การชน และแรงดันจากแรงโน้มถ่วงทำให้บางส่วนของโปรโตแพลนต์หลอมละลายขณะที่พวกมันเติบโตไปเป็นดาวเคราะห์ ในบริเวณที่หลอมละลายธาตุ ที่หนักกว่า จะจมลงไปที่ศูนย์กลาง ในขณะที่ธาตุที่เบากว่าจะลอยขึ้นสู่พื้นผิว กระบวนการดังกล่าวเรียกว่าการแยกตัวของดาวเคราะห์องค์ประกอบของอุกกาบาต บางชนิด แสดงให้เห็นว่าการแยกตัวเกิดขึ้นในดาวเคราะห์ น้อยบาง ดวง
หลักฐานในระบบสุริยะ
ในกรณีของระบบสุริยะเชื่อกันว่าการชนกันของดาวเคราะห์น้อยได้สร้างตัวอ่อนของดาวเคราะห์ขึ้นมาหลายร้อยดวง ตัวอ่อนเหล่านี้มีลักษณะคล้ายกับเซเรสและพลูโตโดยมีมวลประมาณ10²²ถึง 10²³ กิโลกรัม และมี เส้นผ่านศูนย์กลาง หลายพันกิโลเมตร
ตามสมมติฐานการชนครั้งใหญ่ดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นจากการชนครั้งใหญ่ของดาวเคราะห์ต้นกำเนิดสมมุติฐานที่เรียกว่าเทียกับโลกในช่วงต้นประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะ[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
ในระบบสุริยะชั้นใน ดาวเคราะห์น้อยสามดวงที่ยังคงสภาพสมบูรณ์อยู่บ้าง ได้แก่เซเรสพัลลัสและเวสตาส่วนไซคีนั้นน่า จะเป็นดาวเคราะห์น้อยที่รอดพ้นจากการชนอย่างรุนแรงกับวัตถุอื่น ซึ่งทำให้ชั้นหินด้านนอกของดาวเคราะห์น้อยหลุดออกไป[ 12 ]ดาวเคราะห์น้อยเมทิสก็อาจมีประวัติความเป็นมาที่คล้ายคลึงกับไซคีเช่นกัน[ 13 ]ดาวเคราะห์น้อยลูเทเทียก็มีลักษณะที่คล้ายกับดาวเคราะห์น้อยเช่นกัน[ 14 ] [ 15 ]ดาวเคราะห์แคระในแถบไคเปอร์ก็ถูกเรียกว่าดาวเคราะห์น้อยเช่นกัน[ 16 ]เนื่องจาก มีการพบ อุกกาบาตเหล็กบนโลก จึงเชื่อกันว่าครั้งหนึ่งเคยมีดาวเคราะห์น้อยที่มีแกนโลหะอยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อยซึ่งถูกทำลายไปแล้วและเป็นแหล่งกำเนิดของอุกกาบาตเหล่านี้
ดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดนอกระบบสุริยะ
การค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่ถ่ายภาพโดยตรงเป็นครั้งแรกได้รับการยืนยันในปี 2548 ดาวเคราะห์หลายดวงมีอายุน้อยมาก เช่นDH Tauri b , GQ Lupi b , 2M1207bและแสดงสัญญาณของการก่อตัว อย่างไรก็ตาม ผู้สมัครเหล่านี้ทั้งหมดขาดหลักฐานยืนยันมวลของดาวเคราะห์ หรือหลักฐานยืนยันว่าพวกมันก่อตัวขึ้นภายในจานดาวเคราะห์ก่อนเกิดของวัตถุเจ้าบ้าน
ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2555 นักดาราศาสตร์ได้ทำการสังเกตโดยตรงครั้งแรกของดาวเคราะห์ก่อนเกิดที่เป็นไปได้ที่กำลังก่อตัวขึ้นในจานก๊าซและฝุ่นรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปLkCa 15 [ 17 ] อย่างไรก็ตามการสังเกตการณ์ในภายหลังได้หักล้างการมีอยู่ของดาวเคราะห์ก่อนเกิดที่เป็นไปได้นี้[ 18 ]
ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2556 นักดาราศาสตร์ได้ทำการสังเกตโดยตรงครั้งแรกของดาวเคราะห์ก่อนเกิดที่เป็นไปได้ ซึ่งยังคงเป็นเพียงความเป็นไปได้ โดยก่อตัวขึ้นในจานก๊าซและฝุ่นรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปHD 100546 [ 19 ] [ 20 ] การสังเกตการณ์ในภายหลังชี้ให้เห็นว่าอาจมีดาวเคราะห์ก่อนเกิดหลายดวงอยู่ในจานก๊าซ[ 21 ]
โปรโตแพลนต์อีกดวงหนึ่ง AB Aur b อาจอยู่ในระยะการก่อตัวที่สังเกตได้เร็วที่สุดสำหรับดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ ตั้งอยู่ในจานแก๊สของดาวฤกษ์AB Aurigae AB Aur b เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์นอกระบบที่ใหญ่ที่สุดที่ระบุได้ และมีวงโคจรที่ห่างไกลถึงสามเท่าของระยะทางที่ดาวเนปจูนอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ของโลก การสังเกตการณ์ AB Aur b อาจท้าทายความคิดดั้งเดิมเกี่ยวกับการก่อตัวของดาวเคราะห์ มันถูกสังเกตการณ์โดยกล้องโทรทรรศน์ซูบารุและกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล[ 22 ]
วงแหวน ช่องว่าง เกลียว การรวมตัวของฝุ่น และเงาในจานโปรโตแพ ลนเทรี อาจเกิดจากโปรโตแพลนเทรี โครงสร้างเหล่านี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงไม่ถือเป็นหลักฐานยืนยันการมีอยู่ของโปรโตแพลนเทรี[ 23 ]วิธีใหม่ที่กำลังเกิดขึ้นเพื่อศึกษาผลกระทบของโปรโตแพลนเทรีต่อจานคือ การสังเกต เส้นโมเลกุลของจานโปรโตแพลนเทรีในรูปแบบของแผนที่ความเร็วของก๊าซ[ 23 ] HD 97048 bเป็นโปรโตแพลนเทรีดวงแรกที่ตรวจพบโดยจลนศาสตร์ ของจาน ในรูปแบบของรอยหยักในแผนที่ความเร็วของก๊าซ[ 24 ]
| ดาว | ดาวเคราะห์นอกระบบ | มวล( M ) | ระยะเวลา(ปี) | การแยก( AU ) | ระยะทางถึงโลก( พาร์เซก ) | ปีแห่งการค้นพบ | เทคนิคการตรวจจับ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| พีดีเอส 70 | พีดีเอส 70 บี | 6 +6 −4 | 119 | 20 ± 2 | 112 [ 25 ] | 2018 [ 26 ] | การถ่ายภาพโดยตรง |
| พีดีเอส 70 ซี | 9 +9 −6 | 227 | 34 +6 | 112 | 2019 [ 26 ] | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| เอชดี 97048 | เอชดี 97048 บี | 2.5 ± 0.5 | 956 | 130 | 184 [ 25 ] | 2019 [ 27 ] | จลนศาสตร์ของดิสก์ |
| เอชดี 169142 | HD 169142 b | 3 ± 2 | 167 | 37.2± 1.5 | 114 | 2019 [ 28 ] /2023 [ 29 ] | การถ่ายภาพโดยตรง |
| TYC 5709-354-1 | วิสปิท 2บี | 5.3 ± 1.0 | 54 | 133 | 2025 [ 30 ] [ 31 ] | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| วิสปิท 2ซี | 8–12 | 15 | 133 | 2025 [ 31 ] /2026 [ 32 ] | การถ่ายภาพโดยตรง |
ดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน
การตรวจจับดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดอย่างมั่นใจนั้นเป็นเรื่องยาก ดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดมักอยู่ในจานดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดที่มีก๊าซเป็นองค์ประกอบหลัก ความหนาแน่นสูงเกินไปภายในจานเหล่านี้สามารถเลียนแบบดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดได้ มีดาวเคราะห์ก่อนกำเนิดที่ไม่ได้รับการยืนยันจำนวนหนึ่ง และการตรวจจับบางส่วนก็ถูกตั้งคำถามในภายหลัง
| ดารา/พิธีกร | ดาวเคราะห์นอกระบบ | มวล( M ) | ระยะเวลา(ปี) | การแยก( AU ) | ระยะทางถึงโลก( พาร์เซก ) | ปีแห่งการค้นพบ | สถานะ | เทคนิคการตรวจจับ |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ดีเอช เทารี | ดีเอช เทารี บี | 8–50 | 330 | 135 | 2548 [ 33 ] | มวลของดาวเคราะห์และการก่อตัวของมันในจานยังไม่ได้รับการยืนยัน | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| จีคิว ลูปี้ | จีคิว ลูปี บี | 1–36 | 103 | 152 | 2548 [ 34 ] | มวลของดาวเคราะห์และการก่อตัวของมันในจานยังไม่ได้รับการยืนยัน | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| 2M1207 | 2M1207b | 5–6 | 49.8 | 65 | 2548 [ 35 ] | การก่อตัวที่ไม่ได้รับการยืนยันในจาน | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| แอลเคซี 15 | ลคคา 15 ข | 12.7 | 2012 [ 17 ] | หักล้างในปี 2019 [ 18 ] | การถ่ายภาพโดยตรง | |||
| ลคคา 15 ซี | 18.6 | 2015 [ 36 ] | การถ่ายภาพโดยตรง | |||||
| แอลเคซี 15 วัน | 24.7 | 2015 [ 36 ] | การถ่ายภาพโดยตรง | |||||
| เอชดี 100546 | HD 100546 b | 4–13 [ 37 ] | 249 | 53 ± 2 | 108 [ 25 ] | 2015 [ 38 ] | โต้แย้งในปี 2017 [ 39 ] | การถ่ายภาพโดยตรง |
| แฮมเบอร์เกอร์ของโกเมซ | โกแฮม บี | 0.8–11.4 | 350 ± 50 | 250 | 2015 [ 40 ] | ผู้สมัครที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| เอบี ออริกาเอ | เอบี ออร์ บี | 9–20 | 94 ± 49 | 156 [ 25 ] | 2022 [ 41 ] | โต้แย้งในปี 2023 [ 42 ]และ 2024 [ 43 ] | การถ่ายภาพโดยตรง | |
| IM Lupi | 2–3 | 110 | 2022 [ 44 ] | ผู้สมัครที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน | จลนศาสตร์ของดิสก์ | |||
| เอชดี 163296 | หลายรายการ? [ 45 ] | 2022 [ 46 ] | ผู้สมัครที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน | จลนศาสตร์ของดิสก์ | ||||
| เอเลียส 2-24 | 2–5 | 52 | 2023 [ 47 ] | ผู้สมัครที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน | การถ่ายภาพโดยตรง + การเคลื่อนไหวของดิสก์ | |||
| 2MJ1612 | 2MJ1612b | 4 | 23.45 ± 0.29 | 132 | 2025 [ 48 ] | ผู้สมัครที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน | การถ่ายภาพโดยตรง (ASDI) |
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- กระทู้เกี่ยวกับการนิยามของดาวเคราะห์ก่อนกำเนิด (รายชื่อผู้รับจดหมายเกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อย : 15 กรกฎาคม 2554)