ระบบดาวสุริยุปราคา ‘เหมือนทองคำที่โดดเด่น’ สำหรับแบบจำลองการก่อตัวดาว

ระบบของดาวฤกษ์หกดวงที่ถูกผูกมัดด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งแต่ละดวงบดบังดาว “คู่หู” ในคู่แฝดของมัน ได้รับการระบุโดยนักวิจัยที่ใช้การเรียนรู้ด้วยเครื่องเพื่อค้นหาสัญญาณของมันภายในชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่สร้างโดยดาวเทียมสำรวจดาวเคราะห์นอกระบบ (TESS) ของ NASA การค้นพบการจัดกลุ่มที่ผิดปกตินี้เป็นอีกก้าวหนึ่งในการทำความเข้าใจระบบหลายดาวที่ซับซ้อนและเป็นตัวอย่างว่าปัญญาประดิษฐ์ช่วย

เพิ่มประสิทธิภาพการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ได้อย่างไร

แม้ว่าระบบดาวคู่และสามดวงเป็นเรื่องปกติ แต่การจัดกลุ่มดาวหกดวงนั้นน้อยกว่ามาก จนถึงขณะนี้มีเพียง 18 ระบบเท่านั้นที่ได้รับการระบุ และระบบ sextuplet ที่มีการบดบังจุดสุดยอดเหมือนระบบที่กำหนด TIC 168789840 นั้นยังหายากกว่า – อาจไม่ซ้ำกันด้วยซ้ำ เนื่องจากระนาบการโคจรของดาวฤกษ์จะต้องเกือบชิดขอบกับแนวสายตาของเราบนโลกนี้ เพื่อให้เราได้เห็นดวงดาวบดบังคู่ของตนขณะที่โคจรรอบศูนย์กลางมวลร่วมของพวกมัน

แม้ว่าการจัดแนวนี้จะพบได้บ่อยในคู่ดาวที่อยู่ใกล้กัน เช่น ดวงที่ประกอบเป็น TIC 168789840 แต่ความน่าจะเป็นยังน้อยกว่า 20 เปอร์เซ็นต์ Brian Powell นักวิทยาศาสตร์ข้อมูลที่ศูนย์วิจัยคลังข้อมูลวิทยาศาสตร์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์พลังงานสูง ของ NASA กล่าว และผู้เขียนร่วมพิมพ์ล่วงหน้าเกี่ยวกับการค้นพบ “โอกาสที่ sextuple จะมีทั้งสามไบนารีที่มุ่งเน้นในลักษณะดังกล่าวนั้นค่อนข้างเล็ก ไม่ต้องพูดถึงความหายากของการก่อตัวของระบบ sextuple ในการเริ่มต้น” Powell กล่าวกับPhysics World

สถาปัตยกรรมผิดปรกติ ที่ใจกลางของ TIC 168789840 คือดาวคู่แฝดสองคู่ที่สุริยุปราคา คู่ A และคู่ C ที่กำหนด ดาวแต่ละดวงในคู่ A และคู่ C จะโคจรรอบคู่ของมันในเวลาไม่กี่วัน คู่ A และ C ยังโคจรรอบศูนย์กลางมวลร่วมกัน ในที่สุด ไบนารีสุริยุปราคาตัวที่สาม คู่ B อยู่ไกลออกไปและโคจรรอบคู่ A–C สุริยุปราคาในระบบนี้เกิดขึ้นเมื่อเห็นดาวดวงหนึ่งในระบบเคลื่อนไปข้างหน้าคู่ที่จางกว่า (สุริยุปราคาปฐมภูมิ) และด้านหลัง (สุริยุปราคารอง)

Eclipses มากมาย  Schematic แสดงการกำหนดค่า

ของระบบดาว sextuple เพื่อค้นหาเข็มหกเท่านี้ในกองฟางดาราศาสตร์ Powell และVeselin Kostovใช้เครื่องมือการเรียนรู้ด้วยเครื่องและปัญญาประดิษฐ์ที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์Alan Smaleและเจ้าหน้าที่ HEASARC คนอื่นๆ พัฒนาขึ้นเพื่อช่วยระบุระบบดาวหลายดวงที่ผิดปกติหรือซับซ้อนภายในข้อมูล TESS การวิเคราะห์นี้นำทีม NASA Goddard Space Flight Center ไปสู่สุริยุปราคาหลายดวงของ TIC 168789840

Ulrich Kolbนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ศึกษาการก่อตัวดาวฤกษ์ที่ Open University ในสหราชอาณาจักรและไม่ได้เกี่ยวข้องกับการค้นพบนี้ สุริยุปราคาใน TIC 168789840 เป็นมากกว่าความอยากรู้ทางดาราศาสตร์ พวกเขายังเปิดเผยข้อมูลมากมายเกี่ยวกับดาวทั้งหกดวงที่สามารถกำหนดได้โดยใช้แบบจำลองดาวที่ซับซ้อนเท่านั้น “ [แบบจำลอง] ทั้งหมดมีสมมติฐานและความคลุมเครือที่แท้จริง” เขากล่าว “ดังนั้น การค้นหาระบบสุริยุปราคาอย่าง TIC 168789840 ก็เปรียบเสมือนทองคำที่โดดเด่น”

ชิ้นส่วนในปริศนา

คุณลักษณะที่ทำให้งงอย่างหนึ่งของ TIC 168789840 คือดาวฤกษ์ปฐมภูมิในแต่ละไบนารีทั้งสามมีมวลใกล้เคียงกันมาก (ระหว่าง 1.22 ถึง 1.30 เท่าของมวลดวงอาทิตย์) รัศมี (ระหว่าง 1.46 ถึง 1.69 รัศมีดวงอาทิตย์) และอุณหภูมิ (ระหว่าง 6350 ถึง 6400 K ). ในขณะเดียวกัน คู่หูของพวกเขาคือดาวประเภท K ทั้งหมดที่มีขนาดเล็กกว่าและเย็นกว่าดวงอาทิตย์ของเรา ความคล้ายคลึงกันดังกล่าว “น่าสนใจเพราะมันเป็นอีกลักษณะหนึ่งที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ของระบบดาวดวงนี้” พาวเวลล์กล่าว

ปริศนาเพิ่มเติมคือดาวสามคู่ใน TIC 168789840 

โคจรรอบกันและกันในระยะทางที่ค่อนข้างใกล้ ดาวใน A และ C อยู่ห่างกัน 4.8 และ 4.2 ล้านกิโลเมตรตามลำดับ ในขณะที่ดาวในระบบดาวคู่ชั้นนอก B อยู่ห่างกัน 14.9 ล้านกิโลเมตร โดยการเปรียบเทียบ ดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ชั้นในสุดในระบบสุริยะของเราเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ไม่เกิน 47 ล้านกิโลเมตร

แม้ว่าดาวคู่แฝดที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดไม่ใช่เรื่องแปลก แต่ก็ท้าทายต่อแบบจำลองการก่อตัวดาวฤกษ์ ซึ่งคาดการณ์ว่าดาวฤกษ์ไม่ควรสามารถก่อตัวขึ้นภายใน 1.5 พันล้านกิโลเมตร (10 AU) จากกันและกัน เพื่อแก้ไขความขัดแย้งที่เห็นได้ชัดนี้Andrei Tokovininนักดาราศาสตร์ที่หอดูดาว Cerro Tololo Inter-American ในชิลีและเป็นผู้เขียนร่วมในการศึกษานี้ ชี้ให้เห็นว่าดาวใน TIC 168789840 และไบนารีใกล้เคียงอื่นๆ อาจก่อตัวขึ้นในตำแหน่งอื่นแล้ว ย้ายมาใกล้กันมากขึ้น

ในปี 2020 Tokovinin และMax Moeแห่งมหาวิทยาลัยแอริโซนา สหรัฐอเมริกาเสนอว่าการอพยพดังกล่าวอาจเกิดจากการเพิ่มก๊าซจากเนบิวลาโปรโตสเตลล่าที่ล้อมรอบดาวฤกษ์เมื่อพวกมันยังเด็กมาก เนื่องจากมักพบระบบดาวคู่ที่ใกล้เคียงกันในระบบดาวสามดวงหรือสี่เท่า Tokovinin และ Moe เสนอแนะว่าการรวมตัวของก๊าซไม่เพียงแต่จะผลักดันให้ระบบดาวคู่เข้าใกล้กันมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังให้ก๊าซมากพอที่จะก่อตัวดาวฤกษ์จำนวนมากขึ้นด้วย

สามดาวกลายเป็นหกได้อย่างไรTokovinin แนะนำว่าสิ่งที่คล้ายกันอาจเกิดขึ้นใน TIC 168789840 แต่ในระดับที่ใหญ่กว่า ความคล้ายคลึงกันระหว่างดาวฤกษ์หลักสามดวงนั้น เขากล่าวว่า “กระตุ้นให้เกิดความคิดที่ว่าไพรมารีดั้งเดิม A, B และ C ได้ก่อตัวเป็นสามดวงที่ถูกผูกไว้แล้วและได้สหายของพวกมันมาพร้อมกัน [บางที] เมื่อสามดวงนี้ผ่าน เมฆก๊าซหนาแน่น”

ในสถานการณ์สมมตินี้ ก๊าซที่สะสมจากเมฆไปยังระบบสามดวงก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างก๊าซสำรองที่มีขนาดเล็กกว่าสามระบบ เมื่อก่อตัวขึ้น กระบวนการเพิ่มมวลเดียวกันนี้ทำให้พวกเขาอพยพเข้าด้านใน และเข้าใกล้ดาวฤกษ์ปฐมฤกษ์ของพวกมันมากขึ้น ดังนั้น สิ่งที่เริ่มเป็นระบบสามดวง โดยมีดาวสองดวงโคจรรอบกันและกัน และดวงที่สามโคจรรอบทั้งสองดวงทั้งสอง จึงกลายเป็นระบบดาวหกดวง

Credit : sagebrushcantinaculvercity.com saltysrealm.com sandersonemployment.com sangbackyeo.com sciencefaircenterwater.com