กล้อง Hubble ของ NASA พบดาวหางน้ำแข็งซึ่งคาดว่าเดินทางมาจากแถบ Kuiper Belt เข้ามาติดอยู่ในวงโคจรช่วงจุดลากรางจ์ของดาวพฤหัสซึ่งเป็นจุดที่มีดาวเคราะห์น้อยโทรจันอยู่เป็นจำนวนมาก นับเป็นครั้งแรกของนักดาราศาสตร์เลยก็ว่าได้ที่สามารถถ่ายรูปดาวหางในบริเวณจุดลากรางจ์ของดาวเคราะห์ได้
จุดลากรางจ์คืออะไร
จุดลากรางจ์ คือ จุดในฟิสิกส์วงโคจรของเทหวัตถุอ้างอิงโดยวัตถุที่อยู่ในจุดลากรางจ์ของเทหวัตถุอ้างอิงจะมีโมเมนตัมวงโคจรและการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับเทหวัตถุอ้างอิง โดยทุก ๆ วัตถุมีจุดลากรางจ์เป็นของตนเอง เช่น โลก อย่างโลกจุดลากรางจ์สามารถแบ่งออกได้ทั้งหมด 5 จุด คือ L1 ถึง L5 โดยที่ L1 เป็นจุดที่อยู่ระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ L2 เป็นจุดที่อยู่หลังโลกและดวงอาทิตย์ ส่วน L3 เป็นจุดที่อยู่ตรงข้ามกับโลกโดยมีดวงอาทิตย์คั่นไว้
L1 และ L2 เป็นจุดที่นิยามนำยานอวกาศโดยเฉพาะยานจำพวกกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่มีเป้าหมายสำรวจที่ชัดเจน อย่างยาน SOHO ที่สำรวจดวงอาทิตย์ก็จะอยู่ที่จุด L1 ซึ่งเห็นดวงอาทิตย์ตลอดเวลาทำให้ง่ายต่อการสำรวจ หรือกล้อง JWST ที่กำลังจะปล่อยก็จะถูกนำไปไว้จุด L2 ที่อยู่หลังโลกทำให้ไม่โดนแสงสว่างและลดแสงรบกวนจากดวงอาทิตย์ได้
อย่างไรก็ตามจุด L1, L2 และ L3 นั้นเป็นจุดที่ไม่เสถียร (สามารถอ่านบทความเกี่ยวกับจุดลากรางจ์เพื่อข้อมูลเพิ่มเติมได้) วัตถุที่จะอยู่ในจุดลากรางจ์ทั้ง 3 จุดนี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบคือวัตถุในอุดมคติเท่านั้น ส่วนจุด L4 และ L5 เป็นจุดที่มีความเสถียรสูงและยังมีอำนาจเป็นพื้นที่กว้างอีกด้วย โดยวัตถุที่อยู่ในจุด L4 และ L5 จะเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กับวัตถุอ้างอิง ทำให้วัตถุที่อยู่ในบริเวณนี้จะเรียกว่า “โทรจัน”
ยกตัวอย่างเช่นโลก หากเราอ้างอิงโลก และสมมุติให้มีวัตถุ A อยู่ที่จุด L5 หากเรามอง A จากโลก เราจะเห็น A ตลอดเวลาเพราะว่ามันเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับโลกอยู่ โลกก็จะสามารถเรียก A ว่าวัตถุโทรจันได้ ในอีกทางหนึ่ง หากเรามองโลกจาก A เราก็จะเห็นว่าเรากำลังเคลื่อนที่ไปพร้อมกับโลกอยู่และเราก็สามารถนับว่าโลกเป็นวัตถุโทรจันในมุมมองของวัตถุ A ได้นั่นเอง จึงเรียนวัตถุเหล่านี้ว่าโทรจัน เพราะว่ามันมีคุณสมบัติทางฟิสิกส์วงโคจรเหมือนกัน
อ่านบทความเกี่ยวกับจุดลากรางจ์ – Lagrangian Point คืออะไร ทำไมยานอวกาศถึงต้องไปอยู่ตรงนั้น
แล้วดาวหางทำไมไปอยู่จุดลากรางจ์
อ้างอิงจากงานวิจัย Initial Characterization of Active Transitioning Centaur, P/2019 LD2 (ATLAS), Using Hubble, Spitzer, ZTF, Keck, Apache Point Observatory, and GROWTH Visible and Infrared Imaging and Spectroscopy นักดาราศาสตร์พบวัตถุน้ำแข็งกำลังโคจรอยู่ในระบบสุริยะระหว่างวงโคจรของดาวเนปจูนและดาวพฤหัส เรียกว่า “Centaurs” เมื่อมันเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ขึ้นเรื่อย ๆ ความร้อนจากดวงอาทิตย์ก็เริ่มละลายน้ำแข็งทำให้มันเริ่มมีสภาพเป็นดาวหางมากขึ้น
ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble พบว่าวัตถุดังกล่าวมีลักษณะปรากฏเป็นดาวหาง คือ มีหาง มีแก๊สที่พวยพุ่งออกมาในลักษณะเป็นลำ และมีฝุ่นแก๊สที่เรียกว่า Coma ซึ่งก่อนหน้านี้มีการสำรวจโดยกล้อง Spitzer ไปแล้วทีหนึ่ง
จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์พบว่าวัตถุน้ำแข็งดังกล่าวชื่อว่า P/2019 LD2 (LD2) เคยถูกเหวี่ยงเข้ามาใกล้ดาวพฤหัสเมื่อ 2 ปีก่อน ก่อนที่มันจะถูกเหวี่ยงไปจอดอยู่ที่จุดลากรางจ์ของดาวพฤหัสที่จุด L4 โคจรไปพร้อม ๆ กับวัตถุโทรจันใน L4 ร่วมกับดาวพฤหัส โดยมันเคลื่อนที่นำดาวพฤหัสไปประมาณ 700 ล้านกิโลเมตร
ย้อนกลับไปไม่นาน วัตถุอันนี้ถูกค้นพบก่อนหน้านี้ในช่วงเดือนมิถุนายน 2019 โดยกล้อง ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) บน manua Kea และ Haleakala รวมถึงการค้นหาข้อมูลจากกล้อง Zwicky Transient Facility ที่ Palomar Observatory พบว่าวัตถุดังกล่าว Active มาตั้งแต่ช่วงเดือน เมษายน 2019 แล้ว
หลังการค้นพบดังกล่าว ทีมนักดาราศาสตร์ก็เริ่มหาข้อมูลจากกล้องที่เคยสำรวจวัตถุดังกล่าว เช่น Apache Point Observatory ที่ Mexico หรือแม้แต่ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Spitzer ไม่กี่วันก่อนการปลดระวางในเดือน มีนาคม 2020 ซึ่งพบว่าวัตถุดังกล่าวมีคุณสมบัติเป็นดาวหางจริง ก่อนที่จะถูกสำรวจเพิ่มเติมโดย Hubble ซึ่งยืนยันว่ามันมีลักษณะเป็นดาวหางจริง
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์พบว่าวัตถุอันนี้อาจจะแค่กำลัง “จอดพัก” อยู่ จากการจำลองทางคอมพิวเตอร์พบว่าวัตถุอันนี้ไม่มีเสถียรภาพพอที่จะอยู่ในจุดลากรางจ์ถาวรแบบดาวเคราะห์น้อยโทรจันที่อยู่มาแต่แรกอยู่แล้ว และอีกไม่นานมันคงถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสเหวี่ยงมันเข้าไประบบสุริยะชั้นในอีกไม่ช้า
ซึ่งถือว่าเป็นอะไรที่น่าถึงมากเพราะว่าวัตถุน้ำแข็ง P/2019 LD2 อันนี้นอกจากมันจะถูกเด้งออกมาจาก Kuiper Belt มาเป็นก้อนน้ำแข็งรอบนึงแล้ว มันยังมาติดกับดักที่วงโคจรของดาวพฤหัสอีก แล้วดันก็จะถูกดาวพฤหัสเตะเข้าไปในระบบสุริยะชั้นในอีกครั้ง แล้วก็ไม่รู้ว่ามันจะไปติดจุดลากรางจ์ดาวเคราะห์ไหนอีกไหม ซึ่งวัตถุ P/2019 LD2 อันนี้นักดาราศาสตร์เรียกว่า “Bucket Brigade” ที่ถูกเด้งออกมาจาก Kuiper Belt จากนั้นก็จะค่อย ๆ เด้งไปเด้งมาเรื่อย ๆ ในระบบสุริยะ กว่าจะถึงระบบสุริยะชั้นในก็คงอีกนาน อาจจะนานกว่าเวลาที่มันใช้เดินทางเข้ามาตรง ๆ พอสมควร
ที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้นคือการที่วัตถุอันนี้อยู่ห่างออกไปจากดวงอาทิตย์ถึง 748 ล้านกิโลเมตร แต่กลับเริ่มสลายตัวกลายเป็นน้ำหรือแก๊สแล้ว ในขณะที่ดาวหางทั่วไปจะเริ่มละลายที่ระยะจากดวงอาทิตย์ประมาณ 320 ล้านกิโลเมตร ซึ่งที่ 748 ล้านกิโลเมตรนั้น พลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์จะเหลือเพียง 1 ใน 25 เทียบเท่ากับพลังงานที่เราได้อยู่บนโลกเลยทีเดียว
การที่มันโดยความร้อนเพียงนิดหน่อยแต่เริ่มละลายจึงเป็นหลักฐานว่าวัตถุอันนี้อาจจะไม่ใช่น้ำก็เป็นได้ ซึ่งก็มีหลักฐานจากกล้อง Spitzer ว่าน้ำแข็งพวกนั้นอาจคือแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่แค่โดนความร้อนนิดหน่อยก็ระเหิดกลายเป็นแก๊สได้แล้ว (นึกสภาพน้ำแข็งแห้ง แบบนั้นเลย)
จากการจำลองเพิ่มเติมพบว่าในอีกประมาณ 500,000 ปี มีโอกาส 90% ที่วัตถุดังกล่าวจะถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสเหวี่ยงมันเข้าไปในระบบสุริยะชั้นใน ซึ่งมันอาจจะโดนความร้อนจากดวงอาทิตย์จนละลายหมด ชนกับดาวเคราะห์ หรือแม้แต่ไปโดยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ชาวบ้านเขาเหวี่ยงออกมาจากระบบสุริยะอีกครั้งกลายเป็น Interstellar Comet ก็เป็นได้นั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
