ดาวเล็กดาวน้อยที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าพลูโต

ในปี พ.ศ. 2473 Clyde Tombaugh นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้รายงานการพบดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ของสุริยจักรวาล ซึ่งมีชื่อว่า พลูโต (Pluto) ตามชื่อเทพแห่งคนตายของชาวโรมัน การศึกษาธรรมชาติของพลูโตในเวลาต่อมา ทำให้นักดาราศาสตร์งุนงงในที่มา และที่อยู่ของดาวดวงนี้มาก เพราะดาวเคราะห์ 4 ดวงแรก อันได้แก่ ดาวพุธ ศุกร์ โลก และดาวอังคาร ต่างก็เป็นดาวที่มีขนาดเล็ก เป็นหินแข็ง และโคจรใกล้ดวงอาทิตย์ ส่วนดาวอีก 4 ดวงหลัง อันได้แก่ ดาวพฤหัสบดี เสาร์ ยูเรนัส และเนปจูนนั้น เป็นดาวขนาดใหญ่ประกอบด้วยก๊าซ และโคจรไกลจากดวงอาทิตย์มาก การพบดาวขนาดเล็กมากมาย โดย Guiseppe Piazzi ในปี พ.ศ. 2544 ทำให้เรารู้ว่า ในบริเวณที่ว่างระหว่างดาวกลุ่มแรกกับกลุ่มสองนั้น มีดาวเคราะห์น้อย (asteroid) มากมาย ส่วนพลูโตนั้น โคจรอยู่ไกลมาก ดังนั้น ถ้าจะว่าโดยหลักการแล้ว มันต้องมีขนาดใหญ่ และประกอบด้วยก๊าซ แต่ความจริงกลับเป็นว่า พลูโตมีขนาดเล็ก และผิวดาวมีไนโตรเจนแข็ง คาร์บอนมอนอกไซด์และมีเทนบ้าง ดังนั้น พลูโตจึงเป็นดาวเคราะห์ที่ผิดปกติเพราะผิดความคาดหวังอย่างสิ้นเชิง

แต่เมื่อประมาณ 60 ปีก่อนนี้ Gerard Kuiper นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้เสนอทางออกสำหรับเรื่องนี้ โดยให้ข้อเสนอแนะว่า พูลโตน่าจะเป็นสมาชิกของกลุ่มดาวอีกชุดหนึ่งที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ แต่อยู่ไกลออกไปยิ่งกว่าดาวเนปจูน แต่เมื่อไม่มีใครเห็นดาวในบริเวณที่ Kuiper กล่าวเลย ความคิดนี้จึงตกไปโดยปริยาย จนกระทั่งอีก 20 ปีต่อมา การสังเกตเห็นดาวหางต่างๆ จำนวนมากปรากฏในท้องฟ้า เหตุการณ์นี้ทำให้นักดาราศาสตร์สงสัยในประเด็นที่มาของดาวหาง และก็พบว่าเขาสามารถชี้แจงที่มาของดาวหางเหล่านั้นได้ ถ้าสุริยจักรวาลมีดาวขนาดเล็กมากมายอยู่นอกดาวพลูโตออกไป และดาวเหล่านั้นถูกดาวยูเรนัสหรือเนปจูนดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วง ทำให้มันพุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์ในลักษณะของดาวหาง

ข้อสรุปนี้ได้รับการยืนยันในวันที่ 30 สิงหาคม พ.ศ. 2535 เมื่อ J. Luu และ D.C. Jewitt แห่งหอดูดาวที่ Mauna Kea ใน Hawaii ได้พบวัตถุสีแดงเรื่อๆ ซึ่งเล็กกว่าพลูโตประมาณ 10 เท่า และสว่างน้อยกว่าพลูโต 10,000 เท่า แต่โคจรอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ยิ่งกว่าพลูโต จึงได้ตั้งชื่อดาวดวงใหม่นี้ว่า 1992 QB1 (1992 คือปีที่พบ Q แสดงครึ่งหลังของเดือนสิงหาคม และ B1 คือลำดับของดวงดาวใหม่ๆ ที่พบในเดือนนั้น โดยเริ่มนับจาก A......Z และเริ่ม A1, B1.....)

จากนั้นการเห็นดาวในบริเวณซึ่งต่อแต่นี้ไปเรียกแถบ Kuiper ก็มีบ่อยขึ้นๆ จน ณ วันนี้นักดาราศาสตร์คาดว่า ดาวในแถบ Kuiper ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาวกว่า 100 กิโลเมตร มีจำนวนมากกว่า 1 แสนดวง ในภาพรวมแถบ Kuiper จึงมีดาวเล็กดาวน้อยมากมาย ลักษณะเดียวกับที่เรารู้จักแถบ asteroid

เมื่อข้อมูลของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง ดวงจันทร์ และดาวเล็กดาวน้อยในแถบ Kuiper เป็นเช่นนี้ การจะรู้กำเนิดของสุริยจักรวาลอย่างสมบูรณ์ จึงต้องรู้ธรรมชาติของดาวเล็กดาวน้อยในแถบ Kuiper ด้วย แต่เพราะดาวเหล่านี้อยู่ไกลมาก จนแม้แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศ Hubble ก็ยังส่องมันแทบไม่เห็น

ดังนั้น NASA จึงมีโครงการส่งยาน New Horizons ไปสำเร็จพลูโต ดวงจันทร์บริวารชื่อ Charon ของมัน และดาวในแถบ Kuiper ในปี พ.ศ. 2549 โดยให้ยานเดินทางถึงพลูโตในปี พ.ศ. 2558 และจะทะลุถึงดาวเล็กดาวน้อยในแถบ Kuiper ในปี พ.ศ. 2569

ยาน New Horizons มูลค่า 20,000 ล้านบาท ที่หนัก 416 กิโลกรัม จะมีอุปกรณ์วิทยาศาสตร์เช่น remote sensing สำหรับสำรวจและถ่ายภาพระยะไกลมี spectrometer สำหรับแสงอินฟราเรด อัลตราไวโอเลต และแสงธรรมดามีอุปกรณ์วิทยุสำหรับติดต่อกับโลก มีอุปกรณ์วัดอุณหภูมิของบรรยากาศเหนือดาวเล็กดาวน้อย มีอุปกรณ์ทำแผนที่ทางธรณีวิทยาของดาว และมีกล้องถ่ายภาพที่สามารถเห็นวัตถุขนาด 100 เมตร บนดาวได้ชัดเจน โดย NASA ได้กำหนดให้ยาน New Horizons ผ่านใกล้ดาวพฤหัสบดีก่อน และตลอดเวลา 4 เดือนที่โคจรรอบดาวพฤหัสบดีนั้น ยานจะศึกษาดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดี รวมทั้งปรากฏการณ์แสง aurora เหนือดาว จากนั้นก็จะอาศัยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีเหวี่ยงยานให้พุ่งตรงไปดาวพลูโต และขณะเดินทางไปอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนยานจะถูกดับ เพื่อประหยัดพลังงาน แต่ทุกปี NASA จะปลุกยานให้ทำงานประมาณ 50 วัน เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ และเมื่อยานอยู่ไกลจากพลูโตประมาณ 100 ล้านกิโลเมตร ยานก็จะเริ่มทำงานเต็มเวลา โดย NASA คาดหวังจะให้ยานโคจรห่างจากพลูโตประมาณ 2,000 กิโลเมตร และเมื่อยานผ่านไปทางเบื้องหลังของพลูโต NASA ก็จะส่งสัญญาณไปยานสัญญาณที่หักเห จะบอกสภาพของบรรยากาศเช่น อุณหภูมิและองค์ประกอบของบรรยากาศเหนือดาวได้

ข้อมูลปัจจุบันของพลูโตคือ มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 2,300 กิโลเมตร อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ย 5,900 ล้านกิโลเมตร ใช้เวลา 248 ปี ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบ และมีระนาบการโคจรของมันเอียงทำมุม 17 องศา กับระนาบการโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ส่วน Charon ซึ่งเป็นดวงจันทร์บริวารของพลูโตนั้น มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาวประมาณ 1,284 กิโลเมตร และโคจรรอบดาวพลูโตโดยใช้เวลา 6.39 วัน ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะถูกเปลี่ยนแปลงอย่างแน่นอน เมื่อ New Horizons เดินทางถึงพลูโต

และเมื่อยานเดินทางผ่านพลูโตไปแล้ว ยานก็จะเสาะแสวงหาดาวใหญ่น้อยที่อยู่ในแถบ Kuiper ว่ามีมวล ขนาด รูปร่าง ลักษณะทั่วไปว่าเหมือนสะเก็ดดาวที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นๆ เช่น Vega หรือ Formalhaut หรือไม่ อนึ่ง การคำนวณโดยนักดาราศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่า เมื่อ 5,000 ล้านปีก่อนนี้ ซึ่งเป็นเวลาที่สุริยจักรวาลถือกำเนิด มวลรวมของดาวทั้งหมดในแถบ Kuiper มีมากกว่าปัจจุบันประมาณ 100 เท่า ปัญหาจึงมีว่ามวลได้หายไปไหน นักดาราศาสตร์คาดหวังว่า New Horizons จะสามารถไขปริศนาเหล่านี้ได้ อีกทั้งสามารถตอบได้ด้วยว่า เหตุใดดวงจันทร์ Charon จึงมีขนาดใหญ่ เมื่อเปรียบเทียบกับพลูโต และเหตุใดมันจึงเป็นบริวารของพลูโต ฯลฯ

ล่าสุดเมื่อวันที่ 15 มีนาคม ที่ผ่านมานี้ Michael E. Brown แห่ง California Institute of Technology ในอเมริกาได้แถลงว่า เขาและคณะได้พบดาว Sedna ที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ 13,000 ล้านกิโลเมตร ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์ Hubble แสดงให้เห็นว่า Sedna หมุนรอบตัวเองช้ามากคือ ใช้เวลา 20 วัน (นั่นคือ 1 วันบน Sedna เท่ากับ 20 วันบนโลก) ในขณะที่ดาวเคราะห์ต่างๆ ในสุริยจักรวาลโดยเฉลี่ยแล้ว ใช้เวลาในการหมุนรอบตัวเองนานประมาณ 10 ชั่วโมงเท่านั้นเอง ข้อสังเกตนี้ทำให้ Brown สันนิษฐานว่า ดาว Sedna มีดวงจันทร์ที่ยังไม่มีใครเห็นเป็นบริวาร และแรงดึงดูดระหว่าง Sedna กับดวงจันทร์ทำให้ Sedna หมุนช้า

ถึงแม้ภาพที่ Hubble ถ่าย Sedna จะมัวไม่ชัด แต่นักดาราศาสตร์ก็พอสรุปได้ว่า Sedna มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1,800 กิโลเมตร และ Sedna ไม่มีดวงจันทร์เป็นบริวาร

ปริศนาเกี่ยวกับการหมุนช้าของ Sedna จึงยังไม่มีการไข และนี่ก็เป็นอีกปริศนาหนึ่งที่ New Horizons ต้องตอบครับ


สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ราชบัณฑิตยสถาน