โครงการ New Horizons กับเป้าหมายในการศึกษาวัตถุโพ้นดาวเนปจูน และแถมไคเปอร์ยังคงดำเนินต่อไปเรื่อย ๆ แม้จะผ่านมาเป็นเวลาเกือบสิบปี หลังภารกิจหลักคือการบินโฉบดาวพลูโตสำเร็จไปในเดือนกรกฎาคม 2015 ก่อนหน้านี้ได้มีข่าวว่า NASA วางแผนภารกิจต่อให้ New Horizons หลังปี 2025 ทำให้นักวิทยาศาสตร์ในโครงการ New Horizons ยังคงสร้างผลงานใหม่ ๆ อยู่เสมอ รวมถึง Alan Stern แห่ง ในวัย 66 ปี ผู้ยังคงทำหน้าที่เป็น Principal Investigator ให้กับโครงการ New Horizons อยู่
ผลงานล่าสุดของทีม New Horizons นั้น คือการค้นพบวัตถุโพ้นเนปจูน (Trans-Neptuneian Object) มากกว่า 230 ดวง ผ่านการใช้กล้อง Subaru Telescope บนภูเขาไฟมัวนาเคียบนเกาะฮาวาย โดยวัตถุเหล่านี้ได้ถูกนำมาจัดหมวดหมู่เป็น Candidate เพื่อรอการยืนยันการมีอยู่จริงด้วยข้อมูลในอนาคต ซึ่งผลงานดังกล่าวได้มีชื่อเปเปอร์ว่า Candidate Distant Trans-Neptunian Objects Detected by the New Horizons Subaru TNO Survey และจะตีพิมพ์ลงในวารสาร Planetary Science Journal of the American Astronomical Society
การค้นพบดังกล่าวสอดคล้องกับเทรนด์การศึกษาของทีม New Horizons จากสมมติฐานว่า แถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) หรือบริเวณโพ้นดาวเนปจูนเป็นต้นไป ที่เป็นที่อยู่ของบรรดาดาวเคราะห์น้อยและวัตถุจำพวกก้อนนำแข็งสกปรก ที่หลงเหลือจากการก่อกำเนิดระบบสุริยะนั้น อาจมีขอบเขตกว้างกว่าที่เราเคยเข้าใจในอดีต จากเดิมที่เราเข้าใจว่า แถบไคเปอร์ มีขอบเขตอยู่ที่ไม่น่าเกิน 50 AU (ห่างกว่าระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ 50 เท่า) แต่จริง ๆ แล้ว แถมไคเปอร์อาจกินพื้นที่ยาวไปถึง 90 AU มากกว่าความเข้าใจเดิมเกือบเท่าตัว
ประวัติศาสตร์การศึกษาวัตถุในแถบไคเปอร์
ก่อนอื่นเราต้องทำความเข้าใจก่อนว่าประวัติศาสตร์การค้นพบแถบไคเปอร์นั้นเพิ่งเกิดขึ้นเมื่อปี 1992 นี้เอง หลังจากที่มีการส่งยาน Voyager 1 และ 2 เพื่อเดินทางออกนอกระบบสุริยะเสียอีก ก่อนหน้านี้เราไม่เคยรู้มาก่อนว่าพ้นจากดาวเนปจูน (และพลูโตไป) นั้นจะมีแถบของดาวเคราะห์น้อยและวัตถุต่าง ๆ อยู่ คล้ายกับแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี สองนักวิทยาศาสตร์ Dave Jewitt จาก University of Hawaii และ Jane Luu จาก University of California Berkeley ได้ค้นพบก้อนหินน้ำแข็งสกปรกที่พวกเขาเรียกว่า “Smiley” ซึ่งได้ชื่ออย่างเป็นทางการว่า 1992 QB1 “Albion” การค้นพบดังกล่าวถูกบันทึกไว้ในเปเปอร์ Discovery of the candidate Kuiper belt object 1992 QB1 ที่ถูกตีพิมพ์ลงใน Nature ในปี 1993
การค้นพบของทั้งสอง ยืนยันสมมติฐานของ Gerard Kuiper นักดาราศาสตร์ที่ในปี 1951 ได้ตั้งทฤษฎีไว้ว่า พ้นจากดาวเนปจูนเป็นต้นไปมันควรจะมีวัตถุอะไรบางอย่างอยู่ เพราะดาวหางที่เดินทางมาจากจุดห่างไกลของระบบสุริยะมักจะหอบเอา “นำแข็ง” มาด้วยและเมื่อดาวหางพวกนี้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มันจึงกลายเป็นหางของดาวหางตามที่เราเห็นกัน ดังนั้นการค้นพบ 1992 QB1 จึงเป็นการยืนยันการมีอยู่จริงของแถบดังกล่าว จึงมีการตั้งชื่อให้บริเวณนี้ว่า “แถบไคเปอร์”
หลังจากนั้นดาราศาสตร์โลกก็ถึงได้เข้าสู่เทรนด์ การตามหาดาวที่ไกลว่าดาวพลูโต ทำให้มีการค้นพบวัตถุที่เรียกว่า Trans-Neptunian Object หรือ TNO ขึ้นเรื่อย ๆ เราเคยเล่าเรื่องนี้ไปในบทความ รวมดาวที่ไกล และเหงากว่าดาวพลูโต ในระบบสุริยะ ซึ่งเทรนด์นี้ก็นำมาซึ่งการตัดเอาดาวพลูโตออกจากการเป็นดาวเคราะห์ด้วยนั่นเอง เพราเราเจอวัตถุที่เหมือนกับพลูโตอีกมาก และวัตถุบางชิ้นก็อยู่ไกลออกไปกว่า 900 AU เช่น 2003 VB12 หรือ Sedna ที่ค้นพบโดย Mike Brown ที่เรียกได้ว่าเขียนหนังสือ How I Kill Pluto มาชนกับหนังสือ Chasing New Horizons ของ Alan Stern เลยทีเดียว
จนกระทั่งในปี 2006 ยาน New Horizons ก็ได้บินขึ้นและเตรียมเดินทางสู่ดาวพลูโต (ซึ่งตอนนั้นยังจัดว่าเป็นดาวเคราะห์อยู่ และอยู่ระหว่างความพยายามในการตัดดาวพลูโตออกจากการเป็นดาวเคราะห์) โดยมีกำหนดเดินทางถึงดพาวพลูโตในปี 2015
สมาชิกจำนวนมากในแถบนี้ก็คงหนีไม่พ้นพวกก้อนนำแข็งขนาดเล็กแบบ “Smiley” มากมาย ซึ่งท้าทายต่อการมองเห็นและตรวจสอบ จึงทำให้เราไม่สามารถยืนยันวัตถุขนาดเล็กพวกนี้ได้มากนัก โดยข้อมูลส่วนมากที่เรามีก็จะมาจากกล้องขนาดใหญ่ เช่น กล้องตระกูล Keck และ Subaru บนเกาะฮาวายนี่แหละ หรือจะเป็นกล้องบนเครื่อง SOFIA เครื่องบิน Boeing 747 ติดกล้อง หรือ กล้อง Hubble Space Telescope ที่ช่วยให้เราค้นพบวัตถุ TNO หรือ ETNO “Extreme trans-Neptunian Object” และ KBO (Kuiper Belt Object) จำนวนมาก หนึ่งในนั้นก็คือ Ultima Thule วัตถุที่ไกลที่สุดที่ถูกสำรวจโดยยาน New Horizons ซึ่งถูกวางไว้ให้เป็นเป้าหมายใหม่ของยาน New Horizons ในปี 2019 (ปัจจุบันชื่อว่า 486958 Arrokoth)
หลังจากนั้นมา ทีม New Horizons ก็พยายามค้นหาวัตถุใหม่เรื่อย ๆ เพื่อทำแคตาล็อกวัตถุในแถบไคเปอร์ ซึ่งอาจกลายเป็นเป้าหมายการสำรวจใหม่ของยาน New Horizons แต่ว่ายิ่งเวลาผ่านไป การศึกษาไปเรื่อย ๆ ก็พบว่าขอบเขตของแถบไคเปอร์มันเริ่มเลยเถิดไปไกลกว่าที่เคาคาดการณ์ไว้ตอนแรก ทั้งจากการค้นพบวัตถุที่อยู่ไกลไปเรื่อย ๆ ไปจนถึงการที่ยาน New Horizons ที่ตอนนี้ควรจะเดินทางเลยแถบไคเปอร์ไปแล้วยังคงพบปริมาณฝุ่นและอนุภาคในอวกาศในปริมาณที่มากขึ้นเรื่อย ๆ แทนที่จะลดลงราวกับว่าแม้จะเดินทางมาไกลกว่า 60AU แต่แถบไคเปอร์ก็ยังไม่จบเสียที
ทีม New Horizons นั้นเรียกจุดที่ควรจะเป็น “ปลายสุด” ของแถบไคเปอร์ว่า Kuiper Cliff หรือเหวไคเปอร์ ซึ่งแน่นอนว่าจากข้อมูลใหม่นี้ ก็ยังไม่รู้ซะทีว่าจุดไหนที่เป็นปลายสุดกันแน่
กรณีการพบฝุ่นอนุภาคที่มากขึ้นเรื่อย ๆ นั้นได้ถูกอธิบายไว้ในเปเปอร์ New Horizons Venetia Burney Student Dust Counter Observes Higher than Expected Fluxes Approaching 60 AU
การค้นพบแคนดิเดตวัตถุใหม่กว่า 230 ดวง
หลังจากการบินผ่าน 486958 Arrokoth (อดีต Ultima Thule) ในปี 2020 ทีม New Horizons ได้เริ่มต้นใช้อุปกรณ์ Hyper Suprime-Cam (HSC) บนกล้องดูดาว Subaru Telescope (กระจกขนาด 8.2 เมตร) ในการเริ่มค้นหาเป้าหมายใหม่ ๆ ให้กับ New Horizons
ในผลงานล่าสุดของทีม New Horizons นี้ได้อธิบายว่าพวกเขาศึกษาบริเวณท้องฟ้าที่เป็นจุดเส้นทางการเดินทางของยาน New Horizons โดยการใช้เทคนิคแบบดั้งเดิมร่วมกับ Machine Learning Model ทำให้สามารถยืนยันสิ่งที่คาดว่าน่าจะเป็นวัตถุในแถบไคเปอร์ได้มากกว่า 230 ดวง ทีมอธิบายต่อทันทีบอกว่าสอดคล้องกับเปเปอร์เรื่องการค้นพบอนุภาคฝุ่นข้างต้น
วัตถุ 230 ดวงนี้ มีระยะอยู่ที่ประมาณ 70 AU เลยทีเดียว แถมยังอยู่ในบริเวณเดียวกัน ทีมวิจัยเรียกสิ่งนี้ว่า “Large Population” หรือการมีประชากรจำนวนมาก ซึ่งเราไม่เคยรู้จักหรือรู้ว่ามีวัตถุอยู่ในบริเวณนี้มาก่อน
ในบทความนี้เราอาจจะไม่ได้อธิบายกระบวนการ Detection และ Data Pipeline และการทำ Image Processing เพราะสามารถไปอ่านเองได้ในเปเปอร์ Candidate Distant Trans-Neptunian Objects Detected by the New Horizons Subaru TNO Survey ที่เขียนไว้ละเอียดมากแล้ว แต่จะโฟกัสที่สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อจากนี้ โดยทีมวิจัยได้พูดเอาไว้ในหัวข้อ The Observing Strategy ของเปเปอร์
แม้ ณ ตอนนี้ เดือนกันยายน 2024 ตัวยานยังไม่มีเป้าหมายของภารกิจใหม่ในการไปบินโฉบวัตถุใด อย่างไรก็ดีตัวยานยังเหลือเชื้อเพลิงพอใช้สำหรับการปรับเปลี่ยนวิธีโคจรได้ ทีมประเมินว่าอยากให้ใช้ ∆V อยู่ที่ประมาณ 100 เมตรต่อวินาที (Delta V ความเร็วที่เปลี่ยนแปลงไป ยิ่งเยอะก็จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงมาก) หรือหากไม่บินโฉบก็อาจจะใช้อุปกรณ์บนยานในการศึกษาต่อได้ เช่น กล้อง LORRI บนยาน
การศึกษาลักษณะทางกายภาพที่แท้จริงของแถบไคเปอร์นั้นจะช่วยให้เราปรับปรุงทฤษฏีการก่อกำเนิดระบบสุริยะและก่อกำเนิดดาวเคราะห์ที่แม่นยำมากขึ้น เนื่องจากแถบไคเปอร์เป็นฝุ่นละอองที่หลงเหลือจากการก่อกำเนิดสุริยะ บางทีเราเปรียบว่ามันเป็น “ฟอสซิล” ของระบบสุริยะ เนื่องจากมันไม่ได้ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ที่มีระบบทางกายภาพและการเปลี่ยนแปลงทั้งทางกายภาพและทางเคมีเป็นของตัวเอง ทำให้เรียกได้ว่า “เหลือไว้ยังไง ทุกวันนี้ที่เห็นก็เป็นแบบนั้นนั่นแหละ”
แถบไคเปอร์นี้ ไม่ได้มีแค่กับระบบสุริยะจักรวาลของเรา แต่ระบบสุริยะอื่น ๆ ก็มีแถบที่หลงเหลือจากการก่อกำเนิดเช่นเดียวกัน (การค้นพบ Kuiper Belt ของระบบ Vega Asteroid Belts in Debris Disk Twins: VEGA and FOMALHAUT) เรียกได้ว่าเป็นลักษณะทางกายภาพที่สำคัญของระบบสุริยะ
ข่าวการค้นพบนี้ถือว่าเป็นข่าวดีอย่างมาก เพราะมันได้สร้างโจทย์ใหม่ให้กับภารกิจ New Horizons ที่อย่างที่บอกไปว่าเพิ่งได้รับงบการศึกษาเพิ่มเติมและต่อโครงการไปอีกเป็นระยะหนึ่งเลย แม้ว่าโครงการ New Horizons จะถูกจัด Tier อยู่ใน New Frointier Program ของ NASA ซึ่งไม่ได้งบประมาณเยอะเท่าโครงการระดับ Flagship แต่การที่ New Horizons สร้างการค้นพบใหม่อยู่เรื่อย ๆ ก็จะยิ่งเป็นการพาให้ในอนาคตเรามีโครงการในระดับ Flagship ที่หวังสำรวจวัตถุตระกูล TNO และ KBO มากขึ้นด้วยเช่นกัน
เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co
