รวมดาวที่ไกล และเหงากว่าดาวพลูโต ในระบบสุริยะ



3,000 ล้านกิโลเมตร คือระยะห่างระหว่างพลูโตกับดวงอาทิตย์ ในตอนที่มันถูกค้นพบมันถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์ตำแหน่งสุดท้ายในระบบสุริยะ แม้ว่าในบางครั้ง วงโคจรของพลูโตจะเข้ามาทับซ้อนกับเนปจูน ทำให้มันอาจจะไม่ได้เป็นดาวเคราะห์ที่ไกลที่สุดเสมอไป แต่ด้วยคาบการโคจรที่นานกว่า 248 ทำให้ตั้งแต่มันถูกค้นพบ จนถึงวันที่ถูกตัดออกจากการเป็นดาวเคราะห์ เนื่องด้วยมติการนิยามจาก IAC จนถึงวันนี้ มันยังโคจรไม่ครบรอบ 1 รอบการโคจรด้วยซ้ำ

ด้วยระยะห่างที่ดูเหมือนจะอยู่สุดขอบระบบสุริยะแล้ว แต่ที่จริง พลูโตเป็นเพียงหนึ่งในวัตถุที่ถูกเรียกว่า Kuiper belt object หรือกลุ่มวัตถุในแถบไคเปอร์

ที่ระยะ 30 ถึง 50 AU (หน่วยดาราศาสตร์ มีค่าเท่ากับระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์) ล้อมรอบดวงอาทิตย์ คือบริเวณที่ประกอบไปด้วยก้อนน้ำแข็งสกปรกที่อาจจะประกอบจากมีเทน แอมโมเนีย หรือน้ำ

ระบบสุริยะสิ้นสุดตรงไหน

จากภาพและในหนังสือเรียนที่เราเรียนกัน ภาพจำของเราคือพลูโตแทบจะอยู่สุดขอบตามมาด้วยแถบไคเปอร์ ในอดีตมนุษย์ก็เชื่อแบบนั้นเช่นกัน แต่ข้อมูลดาราศาสตร์ยุคใหม่ มีการกำหนดขอบเขตของระบบสุริยะที่เรียกว่า Heliosphere เป็นบริเวณที่อนุภาคที่เกิดจากดวงอาทิตย์ วิ่งไปชนกับแรงดันภายนอกที่เกิดจากอนุภาคฝุ่นผงระหว่างระบบดาว (Interstellar medium) เรียกว่า termination shock

เขต Termination Shock และชั้น Heliosphere ที่มา – NASA/JPL

ปรากฏการณ์นี้คล้ายกับเวลาเราปิดก็อกน้ำให้ไหลลงในอ่างที่ลาดชัน น้ำจะพยายามไหลไปในรูน้ำทิ้ง ในขณะที่แรงที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของน้ำออกจากจุดศูนย์กลางที่น้ำตกลงมาจากก็อกก็จะพยายามสู้กับแรงดันที่น้ำพยายามไหลลงท่อ

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นแบบเดียวกัน โดยทิศทางที่น้ำพยายามจะไหลลงท่อคือทิศทางเข้าไปทางศูนย์กลางของระบบสุริยะที่มีมวลมากกว่าและเป็นศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วงของดาราจักรทางช้างเผือก

เปรียบเทียบ Termination shock ที่เกิดจากก็อกน้ำ ที่มา – Yanpas/Wikipedia/Creative Commons

แต่ที่จริงนั่นก็ยังไม่ใช่จุดสิ้นสุดของระบบสุริยะ วัตถุหลายอย่างยังคงได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากวัตถุทุกชนิดในระบบสุริยะ ที่บอกว่าเกิดจากวัตถุทุกชนิดนั่นก็เพราะว่า แรงโน้มถ่วงไม่ได้เกิดจากวัตถุวัตถุเดียว แต่เกิดจากมวล ดังนั้นอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อวัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ไกลออกไปจะรวมถึงดาวเคราะห์ในระบบสุริยะทั้งหมดด้วย

วัตถุโพ้นเนปจูน

ในตอนที่พลูโตถูกค้นพบในปี 1930 มันเป็นวัตถุโพ้นเนปจูน (Trans-Neptune Object – TNO) วัตถุเดียว จนถึงปี 1992 กล้องโทรทรรศน์ของ Mauna Kea Observatory ได้ค้นพบ 15760 Albion ที่อยู่ห่างออกไป 40-46 AU (ในขณะที่พลูโตอยู่ที่ระหว่าง 29 – 49 AU) นั่นหมายความว่า Albion มีความรีของวงโคจรที่น้อยกว่าพลูโต

ด้วยความก้าวหน้าด้านการสังเกตการทางดาราศาสตร์ ปัจจุบันจากฐานข้อมูลของ Minor Planet Center หรือ MPC บอกว่าเรารู้จักกับวัตถุโพ้นเนปจูนมากกว่า 2,000 วัตถุที่มี Perlihelion (จุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด) ไกลเกินวงโคจรของดาวเนปจูน และถ้ายิ่งไกลไปกว่านั้นอีกก็จะมีศัพท์เรียกว่า extreme trans-Neptunian objects (ETNO)

Mauna Kea observatory ที่ฮาวาย ประกอบด้วย Subaru Telescope, W. M. Keck Observatory และ NASA Infrared Telescope Facility ที่มา NASA / Wikipedia / Creative Commons

สำหรับบทความนี้ สิ่งที่จะได้เจอก็คือชื่อแปลก ๆ ที่ประกอบไปด้วยตัวเลขและตัวอักษร สิ่งนี้คือ Provisional designation ซึ่งเป็น naming convention สำหรับการตั้งชื่อวัตถุ Minor planets (รวม TNO และอุกกาบาตต่าง ๆ) เลขชุดแรกหมายถึงชื่อปีที่มันถูกค้นพบ ส่วนตัวอักษรหลังจะหมายถึงช่วงเดือน

2003 UB313 Eris วัตถุโพ้นดาวเนปจูนขนาดใหญ่

วัตถุหนึ่งที่น่าสนใจคือ 2003 UB313 หรือ Eris ดาวหินเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2,300 กิโลเมตร ขนาดของมันใหญ่พอ ๆ กับดาวพลูโต (แต่ก็ยังเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลกอยู่ดี) วงโคจรของ Eris เข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดที่ระยะ 37 AU และห่างที่สุดอยู่ที่ 97 AU หรือ ทำให้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 ครั้งมันใช้เวลานานถึง 558 ปี

ด้วยขนาดและมวลของมันที่ไม่ต่างจากดาวพลูโตมากนัก มันมีบริวาร 1 ดวงชื่อว่า Dysomia ซึ่งค้นพบด้วยเทคนิค Adaptive Optics System ชื่อ Dysomia ตั้งชื่อตาม ลูกสาวของ Eris ตามตำนานกรีก

ภาพ Render ของ Eris และ Dysomia ที่มา – NASA ผ่าน Universe Today

ณ ตำแหน่งปัจจุบันของ Eris นักวิทยาศาสตร์ได้คาดคะเนเวลาสำหรับภารกิจการสำรวจในอนาคต (หากมี) พวกเขาพบว่าหากยานอวกาศใช้เทคนิคการเดินทางแบบเดียวกับยาน New Horizons ที่ใช้แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสในการเร่งความเร็วพบว่าจะต้องใช้เวลาถึง 24 ปี (ภารกิจ New Horizons ใช้เวลา 9 ปีในการเดินทางไปดาวพลูโต)

Makemake และ Haumea

ในช่วงปี 2003-2005 นับว่าเป็นช่วงสำคัญที่เราค้นพบวัตถุโพ้นดาวเนปจูนหลายดวง นักดาราศาสตร์เริ่มรู้ว่ายังมีวัตถุอีกมากซึ่งขนาดใหญ่มากพอ ๆ กับดาวพลูโต ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่บีบคั้นให้เกิดการจำแนกดาวเคราะห์ นำไปสู่การตัดพลูโตออกในปี 2006 มีหนังสือเล่มนึงชื่อว่า How I Killed Pluto and Why It Had It Coming ของ Mike Brown นักดาราศาสตร์จาก Caltech อธิบายเรื่องนี้ไว้อย่างละเอียด

ภาพถ่าย Makemake และดวงจันทร์ของมัน จากกล้อง Hubble ที่มา – NASA/ESA

Makemake อ่านว่ามาเกะมาเกะ ตามชื่อพื้นเมืองฮาวาย เป็นวัตถุขนาดสองในสามของดาวพลูโต มันถูกค้นพบในปี 2005 พร้อมกับดวงจันทร์ขนาดเล็กอีก 1 ดวง ชื่อตาม Provisional designation ของมันคือ 2005 FY9 มันใช้เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์นานถึง 309 ปี

Haumea คือวัตถุอีกดวง รูปทรงของมันเป็นวัตถุทรงรีที่ใช้เวลาในการหมุนรอบตัวเองเพียงแค่ 4 ชั่วโมง (แรงเหวี่ยงจากการหมุนทำให้ทรงของมันเป็นแบบนี้ เรียกว่า Ellipsoid) ในปี 2010 กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Herschel และ Splitzer ได้ทำให้เราสามารถคาดประมาณขนาดของมันได้อย่างแม่นยำ รวมถึงการวิเคราะห์เชิงเคมี ก็ทำให้เราคาดคะแนนการถูกพุ่งชนของมันได้ว่าเกิดขึ้นเมื่อประมาณหนึ่งร้อยล้านปีที่แล้ว

ภาพจำลองพื้นผิวของ Makemake ที่มา – ESO/L. Calçada/Nick Risinger

Haumea เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์นานถึง 284 ปี คนที่ค้นพบมันก็ไม่ใช่ใคร แต่เป็น Mike Brown นั่นเอง

ข้อพิเศษของ Haumea ก็คือในปี 2017 นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบว่ามันมี วงแหวน แต่ Haumea นั้น ไม่ใช่วัตถุขนาดเล็กที่สุดที่มีวงแหวน และก็ไม่ใช่วัตถุเดียวในแถบไคเปอร์ที่มีวงแหวนด้วย ในปี 2013 ได้มีการค้นพบวงแหวนกว้าง 300 กิโลเมตร ล้อมรอบดาวเคราะห์น้อย Chariklo และในปี 2015 ก็ได้มีการค้นพบวงแหวนของดาวเคราะห์น้อย Chairon เช่นกัน รวมถึงวัตถุในแถบไคเปอร์อย่าง Centaurs ก็มีวงแหวนเช่นเดียวกัน

วัตถุอื่น ๆ นอกจาก Pluto, Eris, Makemake และ Haumea เริ่มจะไม่คุ้นชื่อ ไม่ว่าจะเป็น Albion, Lempo หรือ Quaoar แต่จะมีชื่อหนึ่งที่อาจจะคุ้นชื่อกันก็คือ Sedna

90377 Sedna

Sedna มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงแค่ประมาณ 1,000 กิโลเมตรเท่านั้น แต่ก็ยังนับว่าเป็นวัตถุขนาดใหญ่พอที่จะทำให้เราสนใจมัน แต่เราไม่ได้สนใจมันในเชิงขนาด ขนาดประมาณ 1,000 กิโลเมตรนั้น ก็พอ ๆ กับวัตถุ TNOs อื่น ๆ ความน่าสนใจมันคือวงโคจร

วงโคจรของ Sedna เมื่อเทียบกับวงโคจรของพลูโตสีม่วง

วงโคจรของ Sedna เข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดที่ 76 AU แต่ไกลออกไปสุดถึง 936 AU (หนึ่งแสนสี่หมื่นล้านกิโลเมตร) ทำให้มันต้องใช้เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบนานถึง 11,400 ปี

2003 VB12 หรือ Sedna ค้นพบโดย Mike Brown (อีกแล้ว) กับทีมของเขา ซึ่งเป็นการเก็บข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัว

ภาพถ่ายของ Sedna ที่มา – NASA/JPL/ESO

Sedna นั้่นแทบจะไม่มีกลางวันกลางคืน เนื่องจากระยะห่างของมันกับดวงอาทิตย์ที่ทำให้เห็นดวงอาทิตย์แทบจะเป็นเหมือนดาวดวงหนึ่งเท่านั้น (โดยเฉพาะเมื่อมันโคจรไปอยู่ที่จุด 936 AU) ท้องฟ้าของมันจะปรากฏทางช้างเผือกชัดเจน นับเป็นปรากฏการณ์ที่แปลกเมื่อเราสามารถเห็นดวงอาทิตย์กับทางช้างเผือกพร้อมกันได้

แม้แต่ Sedna ก็ยังไม่ใช่ที่สุด

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าสนามโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ส่งผลไกลไปถึงระยะทางกว่า 230,000 AU แต่แรงที่กระทำต่อวัตถุก็จะลดลงตามกฏ Inverse-square Laws (เราเรียกบริเวณนี้ว่า Hill sphere) แทบจะไกลไปถึงระบบดาวที่ใกล้เราที่สุด Proxima Centauri ซึ่งไกลออกไป 271,000 AU เลยทีเดียว

ได้มีคำคำนึงถูกคิดขึ้นมาชื่อว่า Sednoid หมายถึงวัตถุที่มีขนาดใหญ่ระดับดาวเคราะห์หรือดาวเคราะห์แคระ (Planet-sized body) ปัจจุบันวัตถุแบบ Sednoid ที่เรารู้จักมี 3 วัตถุ รวมกับที่เพิ่งต้นพบที่เพิ่งถูกประกาศเมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 2018 ที่ผ่านมาชื่อว่า 2015 TG387 ที่มีจุดไกลสุดอยู่ที่ 2,300 AU โดยมันโคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบใช้เวลา 34,000 ปี

วัตถุแบบ Sednoid นอกจาก 2015 TG387 ที่เพิ่งค้นพบแล้วก็ได้แก่ 2012 VP113 และตัว Sedna เอง

ภาพจำลอง 2015 TG387 ที่มา NASA/ESO/DTM

ตัว 2012 VP113 มีขนาดอยู่ที่ประมาณ 450-600 กิโลเมตร ในขณะที่ 2015 TG387 ที่เพิ่งค้นพบใหม่ คาดว่าอยู่ที่ประมาณ 300 กิโลเมตร ดังนั้นถ้าจะให้สรุป ณ ตอนนี้ 2012 VP113 จึงเป็นดาวที่มีขนาดน้อง ๆ ดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลที่สุด

รวมถึงแท้จริงแล้วยังมีดาวหางและวัตถุต่าง ๆ อีกหลายชนิดที่มีวงโคจรความรีสูงที่แทบจะโคจรออกไปนอกระบบสุริยะแต่ยังคงสภาพเป็นวัตถุในระบบสุริยะเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บังคับให้มันโคจร แม้มันจะใช้เวลาในการโคจรหลักหมื่นหรือหลักแสนปีก็ตาม

ส่วนวัตถุบางชนิดที่เดินทางเฉียดเข้ามาในระบบสุริยะ (ถูกจับไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ทำให้มันมี Perihelion แต่ไม่มี Aphelion) ลักษณะเส้นทางการโคจรจะเป็นแบบไฮเปอร์โบลา สิ่งนี้จะนับเป็นเพียงแค่ “ผู้มาเยือน” เท่านั้น ไม่ใช่ครอบครัวของระบบสุริยะที่เรารู้จัก

พลูโต อาจจะเป็นสัญลักษณ์ของความเหงา ความโดดเดี่ยว และการถูกทิ้ง (โดย Mike Brown ผู้ใจร้าย) แต่ถ้าคิดในแง่ดี พลูโตยังเป็นหนึ่งในดาวที่มนุษย์เคยทำการสำรวจด้วยตัวเอง เมื่อเทียบกับวัตถุแสนไกลอื่น ๆ แล้ว พลูโตยังโชคดีที่ทุกวันนี้เรารู้จักกับมัน หลายคนรู้จักพลูโต มากกว่าดาวในระบบสุริยะชั้นในดวงอื่น ๆ เสียอีก เราไม่ได้ทิ้งพลูโต และจะไปเยี่ยมเยือนมันเสมอเมื่อมีโอกาส

 

อ้างอิง

หนังสือ How I Killed Pluto and Why It Had It Coming – Michael E. Brown

Planet-Like Body Discovered at Fringes of Our Solar System – NASA

A search for kuiper belt objects and centaurs. ii. dynamical classification, the kuiper belt plane, and the core population – IOPscience

A distant planet may lurk far beyond Neptune – Science News

Sedna The coldest most distant place known in the solar system – Caltech 

A second Sedna! What does it mean? – Planetary Society

One Year Later: New Horizons’ Top 10 Discoveries at Pluto – NASA