ข้ามไปเนื้อหา

ดาวมินิเนปจูน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ภาพวาดดาวมินิเนปจูนในจินตนาการของศิลปิน

ดาวมินิเนปจูน (อังกฤษ: mini-Neptune) (ในบางครั้งเป็นที่รู้กันในชื่อดาวเคราะห์แก๊สแคระ (gas dwarf) หรือดาวเคราะห์เปลี่ยนผ่าน (transitional planet)) คือดาวเคราะห์ที่มีมวลน้อยกว่าดาวเนปจูน แต่มีลักษณะคล้ายคลึงกับดาวเนปจูน กล่าวคือมีชั้นบรรยากาศที่หนาอันประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม และคาดว่าอาจมีชั้นดาวที่ลึกอันประกอบด้วยน้ำแข็ง หิน หรือมหาสมุทรของเหลว (ซึ่งอาจเป็นน้ำ แอมโมเนีย ส่วนผสมของสารทั้งสองชนิด หรือสารระเหยที่มีมวลหนักกว่า)[1]

ดาวเคราะห์แก๊สแคระคือดาวเคราะห์แก๊สที่มีแกนหินเป็นองค์ประกอบหลัก และได้สะสมชั้นห่อหุ้ม (envelope) ที่หนาแน่นอันประกอบด้วยไฮโดรเจน ฮีเลียม และสารระเหยอื่น ๆ ส่งผลให้มีรัศมีรวมอยู่ในช่วงประมาณ 1.7–3.9 เท่าของรัศมีโลก คำดังกล่าวถูกใช้ในกรอบการจำแนกดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะแบบสามระดับโดยอาศัยค่าความเป็นโลหะ (metallicity) เป็นเกณฑ์สำหรับดาวเคราะห์นอกระบบคาบสั้น (short-period exoplanets) ซึ่งยังรวมถึงดาวเคราะห์หินลักษณะคล้ายโลกที่มีรัศมีน้อยกว่า 1.7 เท่าของรัศมีโลก และดาวเคราะห์ที่มีรัศมีมากกว่า 3.9 เท่าของรัศมีโลก ซึ่งได้แก่ ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ (ice giants) และดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ (gas giants)[2]

ดาวมินิเนปจูนมีช่วงรัศมีและมวลทับซ้อนกับดาวเคราะห์ไอน้ำ (steam worlds) ซึ่งมีความแตกต่างกันตรงที่ดาวเคราะห์ไอน้ำไม่มีไฮโดรเจนและฮีเลียมในชั้นบรรยากาศ ส่งผลให้ยากต่อการจำแนกแยกจากกันหากยังไม่มีการศึกษาลักษณะองค์ประกอบของบรรยากาศอย่างละเอียดดีพอ

ลักษณะเฉพาะ

[แก้]

การศึกษาเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับดาวเคราะห์ประเภทนี้โดยทั่วไปอาศัยองค์ความรู้เกี่ยวกับดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนเป็นพื้นฐาน หากปราศจากชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นนั้นดาวเคราะห์ดังกล่าวจะถูกจัดจำแนกเป็นดาวเคราะห์มหาสมุทรแทน[3] เส้นแบ่งโดยประมาณระหว่างดาวเคราะห์หินกับดาวเคราะห์แก๊สอยู่ที่รัศมีราว 1.6–2.0 เท่าของรัศมีโลก[4][5] ดาวเคราะห์ที่มีรัศมีใหญ่กว่านี้และมีมวลที่ตรวจวัดได้มักมีความหนาแน่นต่ำ จึงจำเป็นต้องมีชั้นบรรยากาศที่แผ่ขยายออกกว้างเพื่ออธิบายทั้งมวลและรัศมีให้สอดคล้องกัน และจากการสังเกตพบว่าดาวเคราะห์ที่มีรัศมีมากกว่าประมาณ 1.6 เท่าของรัศมีโลก และมีมวลมากกว่าประมาณ 6 เท่าของมวลโลก มักประกอบด้วยสารระเหยหรือก๊าซไฮโดรเจน–ฮีเลียมในปริมาณมาก ซึ่งอาจจะได้มาในระหว่างกระบวนการก่อตัว[6][1] ดาวเคราะห์ประเภทนี้จึงแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายขององค์ประกอบที่ไม่สามารถอธิบายได้อย่างเหมาะสมด้วยความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับรัศมีเพียงแบบเดียว เช่นเดียวกับที่ใช้ในดาวเคราะห์หินซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่า[7][8][9][10][11][12]

ขีดจำกัดล่างของมวลสามารถแปรผันได้อย่างกว้างสำหรับดาวเคราะห์แต่ละดวงโดยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมัน โดยมวลที่ใช้เป็นเกณฑ์แบ่งอาจอยู่ได้ตั้งแต่ต่ำเพียงประมาณ 1 เท่าของมวลโลกไปจนถึงสูงได้ถึงประมาณ 20 เท่าของมวลโลก ดาวเคราะห์แก๊สขนาดเล็กและดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่มากกว่าจะสูญเสียมวลบรรยากาศได้รวดเร็วกว่าผ่านกระบวนการหลุดหนีเชิงอุทกพลศาสตร์ (hydrodynamic escape) เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่กว่าและอยู่ห่างออกไปมากกว่า[13][14][15] อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์แก๊สมวลต่ำยังคงอาจมีรัศมีใกล้เคียงกับดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ได้หากมีอุณหภูมิที่เหมาะสม[16]

ดาวเคราะห์ประเภทเนปจูนมีจำนวนค่อนข้างน้อยกว่าดาวเคราะห์ประเภทซับเนปจูน (sub-Neptune) อย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าเพียงเล็กน้อยก็ตาม[17][18] ซึ่งปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “หน้าผารัศมี” (radius cliff) นี้ได้ถูกใช้เพื่อแบ่งแยกระหว่างดาวเคราะห์ซับเนปจูน (ที่มีรัศมีน้อยกว่า 3 เท่าของรัศมีโลก) และดาวเคราะห์ประเภทเนปจูน (ที่มีรัศมีมากกว่า 3 เท่าของรัศมีโลก)[17] เชื่อกันว่าหน้าผารัศมีนี้เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการก่อตัวของดาวเคราะห์ โดยเมื่อก๊าซกำลังสะสมตัวนั้นชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ที่มีขนาดดังกล่าวจะมีความดันถึงระดับที่สามารถบีบไฮโดรเจนให้แทรกซึมเข้าสู่มหาสมุทรแมกมา ซึ่งส่งผลให้การเพิ่มขึ้นของรัศมีหยุดชะงักลง จากนั้นเมื่อมหาสมุทรแมกมาถึงจุดอิ่มตัวแล้วนั้นการเพิ่มขึ้นของรัศมีจึงสามารถดำเนินต่อไปได้ อย่างไรก็ตาม ดาวเคราะห์ที่มีก๊าซเพียงพอจนถึงระดับอิ่มตัวนั้นพบได้ยากกว่ามาก เนื่องจากต้องการปริมาณก๊าซจำนวนมากกว่าอย่างมีนัยสำคัญ[17]

ตัวอย่าง

[แก้]

ดาวเคราะห์นอกระบบที่มีขนาดเล็กที่สุดที่รู้จักและอาจถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์แก๊สแคระก็คือดาวเคราะห์เคปเลอร์-138ดี (Kepler-138d) โดยมีมวลน้อยกว่าโลก แต่มีปริมาตรมากกว่าประมาณ 60% และด้วยเหตุนี้จึงมีความหนาแน่นอยู่ที่ประมาณ 2.1+2.2
−1.2 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจมีปริมาณน้ำเป็นองค์ประกอบจำนวนมาก[19] หรืออาจมีชั้นบรรยากาศแก๊สที่แน่นหนา[20] อย่างไรก็ตาม หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามันอาจมีความหนาแน่นมากกว่าที่เคยคาดไว้ และอาจเป็นดาวเคราะห์มหาสมุทรแทน[21]

ดูเพิ่มเติม

[แก้]

อ้างอิง

[แก้]
  1. 1 2 D’Angelo, Gennaro; Bodenheimer, Peter (2016-09-01). "IN SITU AND EX SITU FORMATION MODELS OF KEPLER 11 PLANETS". The Astrophysical Journal. 828 (1): 33. doi:10.3847/0004-637X/828/1/33. ISSN 0004-637X.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (ลิงก์)
  2. ↑ Buchhave, Lars A.; Bizzarro, Martin; Latham, David W.; Sasselov, Dimitar; Cochran, William D.; Endl, Michael; Isaacson, Howard; Juncher, Diana; Marcy, Geoffrey W. (2014-05-29), Three regimes of extrasolar planets inferred from host star metallicities, doi:10.48550/arXiv.1405.7695, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  3. ↑ Mooij, E. J. W. de; Brogi, M.; Kok, R. J. de; Koppenhoefer, J.; Nefs, S. V.; Snellen, I. A. G.; Greiner, J.; Hanse, J.; Heinsbroek, R. C. (2011-11-10), Optical to near-infrared transit observations of super-Earth GJ1214b: water-world or mini-Neptune?, doi:10.48550/arXiv.1111.2628, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  4. ↑ Fabrycky, Daniel C.; Lissauer, Jack J.; Ragozzine, Darin; Rowe, Jason F.; Steffen, Jason H.; Agol, Eric; Barclay, Thomas; Batalha, Natalie; Borucki, William (2014-07-07), Architecture of Kepler's Multi-transiting Systems: II. New investigations with twice as many candidates, doi:10.48550/arXiv.1202.6328, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  5. ↑ When Does an Exoplanet's Surface Become Earth-Like?, blogs.scientificamerican.com, 20 June 2012
  6. ↑ D'Angelo, Gennaro; Bodenheimer, Peter (2013-11-06), Three-Dimensional Radiation-Hydrodynamics Calculations of the Envelopes of Young Planets Embedded in Protoplanetary Disks, doi:10.48550/arXiv.1310.2211, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  7. ↑ Fulton, Benjamin J.; Petigura, Erik A.; Howard, Andrew W.; Isaacson, Howard; Marcy, Geoffrey W.; Cargile, Phillip A.; Hebb, Leslie; Weiss, Lauren M.; Johnson, John Asher (2017-06-16), The California-Kepler Survey. III. A Gap in the Radius Distribution of Small Planets, doi:10.48550/arXiv.1703.10375, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  8. ↑ Dressing, Courtney D.; Charbonneau, David; Dumusque, Xavier; Gettel, Sara; Pepe, Francesco; Cameron, Andrew Collier; Latham, David W.; Molinari, Emilio; Udry, Stephane (2014-12-30), The Mass of Kepler-93b and The Composition of Terrestrial Planets, doi:10.48550/arXiv.1412.8687, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  9. ↑ Rogers, Leslie A. (2014-07-16). "Most 1.6 Earth-Radius Planets are not Rocky". arXiv.org (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2026-03-25.
  10. ↑ Weiss, Lauren M.; Marcy, Geoffrey W. (2013-12-03). "The Mass-Radius Relation for 65 Exoplanets Smaller than 4 Earth Radii". arXiv.org (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2026-03-25.
  11. ↑ Marcy, Geoffrey W.; Weiss, Lauren M.; Petigura, Erik A.; Isaacson, Howard; Howard, Andrew W.; Buchhave, Lars A. (2014-04-10). "Occurrence and core-envelope structure of 1--4x Earth-size planets around Sun-like stars". arXiv.org (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2026-03-25.
  12. ↑ Marcy, Geoffrey W.; Isaacson, Howard; Howard, Andrew W.; Rowe, Jason F.; Jenkins, Jon M.; Bryson, Stephen T.; Latham, David W.; Howell, Steve B.; Gautier III, Thomas N. (2014-01-16). "Masses, Radii, and Orbits of Small Kepler Planets: The Transition from Gaseous to Rocky Planets". arXiv.org (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2026-03-25.
  13. ↑ Tian, Feng; Toon, Owen B.; Pavlov, Alexander A.; De Sterck, H. (2005-03-10). "Transonic Hydrodynamic Escape of Hydrogen from Extrasolar Planetary Atmospheres". The Astrophysical Journal (ภาษาอังกฤษ). 621 (2): 1049–1060. doi:10.1086/427204. ISSN 0004-637X.
  14. ↑ Swift, Damian; Eggert, Jon; Hicks, Damien; Hamel, Sebastien; Caspersen, Kyle; Schwegler, Eric; Collins, Gilbert; Nettelmann, Nadine; Ackland, Graeme (2011-09-16), Mass-radius relationships for exoplanets, doi:10.48550/arXiv.1001.4851, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  15. ↑ Martinez, Cintia F.; Cunha, Katia; Ghezzi, Luan; Smith, Verne V. (2019-03-01), A Spectroscopic Analysis of the California-Kepler Survey Sample: I. Stellar Parameters, Planetary Radii and a Slope in the Radius Gap, doi:10.48550/arXiv.1903.00174, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  16. ↑ Batygin, Konstantin; Stevenson, David J. (2013-04-18), Mass-Radius Relationships for Very Low Mass Gaseous Planets, doi:10.48550/arXiv.1304.5157, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  17. 1 2 3 Deppe, Stephanie (Hamilton) (2019-12-17). "Why are there so many sub-Neptune exoplanets?". astrobites.org (ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน). สืบค้นเมื่อ 2026-03-25.
  18. ↑ Kite, Edwin S.; Fegley, Bruce; Schaefer, Laura; Ford, Eric B. (2019-12-05), Superabundance of Exoplanet Sub-Neptunes Explained by Fugacity Crisis, doi:10.48550/arXiv.1912.02701, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  19. ↑ Jontof-Hutter, Daniel; Rowe, Jason F.; Lissauer, Jack J.; Fabrycky, Daniel C.; Ford, Eric B. (2015-06-23), The mass of the Mars-sized exoplanet Kepler-138 b from transit timing, doi:10.48550/arXiv.1506.07067, สืบค้นเมื่อ 2026-03-25
  20. ↑ Cowen, Ron (2014-01-06). "Earth-mass exoplanet is no Earth twin". Nature (ภาษาอังกฤษ). doi:10.1038/nature.2014.14477. ISSN 0028-0836.
  21. ↑ Timmer, John (2022-12-15). "Scientists may have found the first water worlds". Ars Technica (ภาษาอังกฤษ). สืบค้นเมื่อ 2026-03-25.

อ่านเพิ่มเติม

[แก้]

แหล่งข้อมูลอื่น

[แก้]
เข้าถึงจาก "https://th.wikipedia.org/w/index.php?title=ดาวมินิเนปจูน&oldid=12915715"