ดวงอาทิตย์ก็เคยเป็นดาวเคราะห์ กับปัญหาคำนิยามดาวเคราะห์ในปัจจุบันของ IAU

September 10, 2018

ทุกคนรู้จักดาวเคราะห์กันเป็นอย่างดี มันเป็นวัตถุที่โคจรอยู่รอบดวงอาทิตย์ และในปัจจุบันมันก็มีอยู่ทั้งสิ้น 8 ดวง โดยวันนี้ผู้เขียนจะพาคุณย้อนไปดูว่าดาวเคราะห์ในสมัยก่อนนั้นถูกนิยามว่าอย่างไรกันบ้าง จนกระทั่งการมาของคำนิยาม IAU ที่หั่นชื่อดาวพลูโตทิ้งไปในปี 2006 ที่ผ่านมา

ดาวเคราะห์ทั้ง 7 แห่งโบราณกาล

คำว่า Planet หรือดาวเคราะห์นั้นมีที่มาจากภาษากรีกคำว่า asters planetai ที่มีความหมายคือ “นักพเนจร” เนื่องจากเมื่อสังเกตดูในท้องฟ้ายามค่ำคืนแล้วนั้น เราจะเห็นดาวเคราะห์เคลื่อนที่ไปในขณะที่ดาวดวงอื่น ๆ ดูเหมือนอยู่กับที่ และนั่นก็คือสมัยที่เราเชื่อว่าโลกคือศูนย์กลางของจักรวาล ทุกอย่างบนท้องฟ้านั้นโคจรอยู่รอบโลก ซึ่งแปลว่าในสมัยนั้นจะมีดาวเคราะห์ทั้งสิ้น 7 ดวง ได้แก่ดวงอาทิตย์, ดวงจันทร์, ดาวอังคาร, ดาวพุธ, ดาวพฤหัส, ดาวศุกร์และดาวเสาร์

ดาวเคราะห์ในสมัยก่อน ที่มีโลกเป็นศูนย์กลาง – ที่มา Loon, J. van (Johannes)

เห็นรูปแบบนั่นแล้วใช่มั้ย ที่มาของวันในแต่ละอาทิตย์ก็มาจากชื่อดาวเคราะห์นี่แหละ ซึ่งมนุษย์เรานั้นนับว่ามีดาวเคราะห์ทั้งสิ้น 7 ดวงมาจนถึงปี 1543 เมื่อ Nicolaus Copernicus เผยแพร่หลักฐานทางคณิตศาสตร์ของเขาว่าดวงอาทิตย์นั้นเป็นศูนย์กลางของจักรวาล (ระบบสุริยะในปัจจุบัน) ที่ซึ่งดาวเคราะห์ทั้ง 6 ดวงต่างโคจรอยู่รอบนั่นเอง

ดาวเคราะห์ 23 ดวง

ทุกอย่างได้เปลี่ยนไปเมื่อนักดาราศาสตร์สามารถคิดค้นและประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ขึ้นมา นับตั้งแต่เมื่อกาลิเลโอส่องกล้องขึ้นไปมองดวงจันทร์กาลิเลียนทั้ง 4 ของดาวพฤหัส แถมยังได้ค้นพบดาวเนปจูนโดยไม่ได้ตั้งใจอีกด้วย และนั่นก็ตัดดวงจันทร์ออกจากการเป็นดาวเคราะห์ไปโดยปริยาย ซึ่งนับจากนั้นกล้องโทรทรรศน์ก็ได้พัฒนาคุณภาพมากยิ่งขึ้น จนนำไปสู่การค้นพบดาวยูเรนัส เซเรส และเนปจูนได้สำเร็จ

จะเห็นว่าในปัจจุบันดาวเคราะห์ทุกดวงยังคงอยู่เหมือนเดิม ยกเว้นก็เพียงแค่เซเรส ซึ่ง ณ ตอนที่ถูกค้นพบเมื่อปี 1801 นั้นได้รับการยอมรับว่าเป็นดาวเคราะห์ที่ไขปริศนาว่ามีอะไรอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัส และนั่นก็นำไปสู่การค้นพบอีก 14 ดวงอยู่ในบริเวณเดียวกัน เมื่อเป็นแบบนี้แล้วนักดาราศาสตร์เลยได้เริ่มการจำแนกดาวเคราะห์น้อยออกจากดาวเคราะห์นับตั้งแต่ปี 1851 เป็นต้นมา

การมาร่วมก๊วนของพลูโต

ปี 1930 ซึ่งนักดาราศาสตร์กำลังตามหา Planet X กันอยู่นั้น Clyde Tombaugh ก็ได้มองเห็นจุดเล็ก ๆ เคลื่อนที่ระหว่างสองภาพที่เขาถ่ายขึ้นมาในวันที่ 23 และ 29 มกราคม นั่นก็คือการค้นพบดาวพลูโต วัตถุที่ขาดหายไปจากระบบสุริยะในตอนนั้น

ในช่วงที่ดาวพลูโตเพิ่งถูกค้นพบนั้น นักดาราศาสตร์คาดการณ์กันว่าพลูโตนั้นมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ มีมวลพอ ๆ กับโลกของเรา และยานวอยาเจอร์ 1 ก็เคยเกือบได้ไปสำรวจดาวพลูโตตั้งแต่ปี 1986 มาแล้ว การสำรวจจากโลกโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนั้นก็ยังทำได้เต็มที่แค่พอแยกสีบนพื้นผิวของดาวเท่านั้น จนกระทั่งการปล่อยยาน New Horizons ออกเดินทางไปสำรวจในช่วงต้นปี 2006

ทีนี้ปัญหาของดาวพลูโตก็คือมันแตกต่างจากดาวเคราะห์ชั้นนอก ซึ่งส่วนใหญ่แล้วเป็นดาวเคราะห์แก๊สกันทั้งสิ้น กอร์ปกับการค้นพบวัตถุโพ้นดาวเนปจูนที่มีจำนวนมากยิ่งขึ้นนับตั้งแต่ปี 1992 เป็นต้นมา และหลายคนก็คาดการณ์กันว่าดาวพลูโตจะสูญเสียสถานะการเป็นดาวเคราะห์ไปไม่ต่างกับเซเรส

Michael E. Brown ผู้ค้นพบอีริส (หรืออีกชื่อก็คือผู้ฆ่าดาวพลูโต)

แต่แล้วสิ่งที่หลายคนคาดการณ์กันไว้ก็กำลังจะเกิดขึ้นจริง เมื่อในปี 2005 นักดาราศาสตร์ประกาศการค้นพบอีริส วัตถุโพ้นดาวเนปจูนที่มีขนาดใหญ่กว่าพลูโต แน่นอนว่านี่เป็นเหมือนการลากพลูโตมาตบกลางสี่แยกเลยทีเดียว และปลุกคำถามที่ว่า “ดาวพลูโตสมควรเป็นดาวเคราะห์หรือไม่” ให้กลับมาดุเดือดอีกครั้ง

คำนิยามดาวเคราะห์ของ IAU

การถกเถียงอนาคตของดาวพลูโตและวัตถุอื่น ๆ ในระบบสุริยะได้ถูกนำมาพูดคุยกันที่ IAU General Assembly ซึ่งจัดขึ้นระหว่างวันที่ 14-25 สิงหาคม 2006 โดยในงานได้มีการเสนอนิยามที่อาจทำให้ดาวเคราะห์มีจำนวนเพิ่มขึ้นเป็นอย่างน้อย 12 ดวง แต่ผลสุดท้ายแล้วดาวพลูโตก็ได้ถูกตัดออกจากการเป็นดาวเคราะห์ ด้วยคำนิยามดังต่อไปนี้

The IAU therefore resolves that planets and other bodies in our Solar System, except satellites, be defined into three distinct categories in the following way:
(1) A “planet”¹ is a celestial body that: (a) is in orbit around the Sun, (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, and (c) has cleared the neighbourhood around its orbit.
(2) A “dwarf planet” is a celestial body that: (a) is in orbit around the Sun, (b) has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape², (c) has not cleared the neighbourhood around its orbit, and (d) is not a satellite.
(3) All other objects³, except satellites, orbiting the Sun shall be referred to collectively as “Small Solar System Bodies”.
Footnotes:
¹ The eight planets are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune.
² An IAU process will be established to assign borderline objects into either “dwarf planet” and other categories.
³ These currently include most of the Solar System asteroids, most Trans-Neptunian Objects (TNOs), comets, and other small b

ซึ่งสามารถสรุปออกมาได้ว่าดาวเคราะห์นั้นต้องเป็นไปตามกฏต่อไปนี้

โคจรรอบดวงอาทิตย์
มีมวลมากพอที่แรงโน้มถ่วงจะทำให้มันอยู่ในรูปใกล้เคียงกับทรงกลมได้
Clear the orbit หรือก็คือไม่มีวัตถุอื่นอยู่วงโคจรเดียวกัน

โดยนอกจากนี้ก็ยังได้แยกดาวเคราะห์แคระออกจากดาวเคราะห์อย่างชัดเจน และให้ดาวพลูโตเป็นต้นแบบของวัตถุโพ้นดาวเนปจูนชนิดใหม่ที่ชื่อว่า Plutoids อันได้แก่พลูโต, เฮาเมอา (Haumea), มาคีมาคี (Makemake) และอีริส

วัตถุโพ้นดาวเนปจูนที่โด่งดังที่สุด – ที่มา Lexicon

ทีนี้เมื่อมีคำนิยามขึ้นมาแล้ว ก็มีนักดาราศาสตร์พบช่องโหว่ในคำนิยามนี้ขึ้นมามากมาย เช่น

คำนิยามที่ไม่ได้ช่วยอะไร

“คำนิยามของ IAU นั้นถูกอิงตามแนวคิดที่ไม่มีใครเขาใช้กันในงานวิจัยแล้ว” คือคำพูดของ Philip Metzger ผู้ทำการวิจัยที่ชี้ว่าดาวพลูโตสมควรได้เป็นดาวเคราะห์อีกครั้ง “และคำนิยามนี้กำลังจะฆ่าวัตถุที่มีความซับซ้อนทางธรณีวิทยาเป็นอันดับสองในระบบสุริยะออกจากการเป็นดาวเคราะห์ออกไป” “มีมากกว่าร้อยตัวอย่างที่นักดาราศาสตร์ใช้คำว่าดาวเคราะห์ที่ไม่เป็นไปตามนิยามของ IAU เหตุผลน่ะหรอ มันสมเหตุสมผลและเป็นประโยชน์กับพวกเขามากกว่า”

Metzger ยังได้พูดถึงปัญหาเรื่องการ Clear the orbit ว่ามีความกำกวมอย่างยิ่ง และถ้าเอาตามความหมายของมันอย่างจริงจังแล้วนั้น ก็ไม่เหลือดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอีกเลย เพราะไม่มีดวงไหนที่สามารถ Clear the orbit ได้เลยแบบจริงจัง

Alan Stern นักวิจัยหลักในภารกิจ New Horizons ที่ไปสำรวจดาวพลูโตเองยังไม่ชอบคำนิยามนี้เลย เขาบอกว่ามีนักดาราศาสตร์ไม่ถึง 5% เท่านั้นที่โหวตเลือกให้เป็นแบบนี้ หมายความว่าคำตัดสินนั้นไม่ได้มาจากความเห็นของนักดาราศาสตร์ทั่วโลก ซึ่งเอาจริง ๆ เขาก็ควรโกรธอยู่นะ เพราะอยู่ดี ๆ ดันมาโหวตดาวพลูโตทิ้งในระหว่างที่ยาน New Horizons กำลังเดินทางไปดาวพลูโตสักงั้น

ดาวเคราะห์ที่ไม่ใช่ดาวเคราะห์

นี่ไม่ใช่ชื่อเพลงของวง getsunova นะ (ฮา) แต่บรรดาดาวเคราะห์นอกระบบหรือ Exoplanet นั้นไม่ถูกเรียกว่าเป็นดาวเคราะห์ นั่นก็เพราะมันไม่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์ตามที่ข้อ 1 ในคำนิยามของ IAU ระบุเอาไว้

ส่วนเหตุผลที่ดาวเคราะห์นอกระบบถูกทอดทิ้งไว้น่ะหรอ เพราะ IAU บอกว่าแค่นิยามดาวเคราะห์ในระบบสุริยะนั้นก็ยากพอแล้ว ก็เลยหั่นชื่อพวกนี้ทิ้งออกให้หมดไปเลย และนั่นหมายความว่าดาวเคราะห์นอกระบบทั้ง 3,823 ดวงไม่ใช่ดาวเคราะห์ไปโดยปริยาย

ภาพจำลองของดาวเคราะห์นอกระบบดวงอื่น ๆ ในทางช้างเผือก – ที่มา ESO/M. Kornmesser

นิยามที่ดีกว่านั้น

Metzger ได้บอกว่าเราไม่ควรตัดสินดาวเคราะห์จากวงโคจรของมัน เนื่องจากมันไม่คงที่และจะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และแค่ 2 ข้อแรกที่บอกว่าโคจรรอบดวงอาทิตย์กับสามารถรักษาสภาพของมันให้ใกล้เคียงกับทรงกลมได้นั้นก็เพียงพอที่จะใช้เรียกดาวเคราะห์กันแล้ว

และหากเป็นเช่นนั้นเราอาจจะได้เห็นตัวเลขของดาวเคราะห์พุ่งไปถึงหลักร้อยดวงเลยทีเดียว ซึ่งปัญหาก็จะมาเกิดกับคนธรรมดาอย่างเรา ๆ ที่ต้องท่องจำกันใหม่ และการท่องชื่อดาวเคราะห์ก็จะท้าทายไม่ต่างจากการท่องชื่อตารางธาตุนั่นเอง (ฮา)

ส่วนตัวผู้เขียนนั้นเห็นด้วยกับแนวคิดที่ว่านิยามของดาวเคราะห์นั้นค่อนข้างมีปัญหา และก็คงจะดีกว่าถ้าเรามีดาวเคราะห์มากขึ้น ซึ่งหากตัวเลขพุ่งไปถึงหลักร้อยดวงจริง ๆ นั้นเราสามารถแบ่งดาวเคราะห์ออกมาเป็นกลุ่มย่อย ๆ ได้ เหมือนกับที่ BNK48 มีสมาชิก 52 คน แต่ก็แบ่งสมาชิกออกเป็นทีมต่าง ๆ เป็นต้น

ส่วนในตอนนี้ดาวเคราะห์ก็ยังคงมีอยู่ 8 ดวงต่อไป หากอ้างอิงตามคำนิยามของ IAU นะ