เปิดมุมมองทางดาราศาสตร์ "ปรับนิยามดาวเคราะห์" จำเป็นแค่ไหน

"วิภู รุโจปการ" นักเรียนทุน พสวท.กำลังศึกษาด้านดาราศาสตร์จนถึงระดับปริญญาเอกที่สหรัฐฯ ได้ส่งข้อเขียนขยายความการปรับนิยามดาวเคราะห์และการเปลี่ยนสถานภาพของพลูโต พร้อมทั้งอธิบายถึงที่มาที่ไป เชื่อว่าจะช่วยสร้างความกระจ่างให้แก่ท่านผู้อ่านได้มากต่อประเด็นร้อนแรงของวงการดาราศาสตร์ในขนาดนี้

--------------------------------------------------

การปรับนิยามดาวเคราะห์และสถานะของดาวพลูโต: มุมมองทางดาราศาสตร์และการศึกษา

โดย วิภู รุโจปการ  (28 สิงหาคม 254)

การปรับนิยามของดาวเคราะห์เป็นสิ่งที่จำเป็น เพราะตั้งแต่ปี 2546 เป็นต้นมามีการค้นพบวัตถุขนาดใหญ่ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ไกลออกไปจากวงโคจรของดาวพลูโตหลายดวง การค้นพบเหล่านี้ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องหันมาทบทวนว่าวัตถุใดควรจัดเป็นดาวเคราะห์และวัตถุใดไม่ควร

การจัดปรับนิยามลักษณะนี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เมื่อกว่า 200 ปีมาแล้ว ในปี พ.ศ. 2344 ที่มีการค้นพบดาวเคราะห์น้อยดวงแรก คือ ซีเรส (Ceres) นักดาราศาสตร์ก็จัดให้ซีเรสเป็นดาวเคราะห์ และต่อมาก็มีการค้นพบดาวเคราะห์น้อย พาลาส (Pallas) จูโน (Juno) และ เวสตา (Vesta) ทำให้ภายในเวลาไม่ถึง 10 ปี สมาชิกในระบบสุริยะขยายตัวจาก 7 ดวงเป็น 11 ดวง ซึ่งก็อยู่ในวิสัยที่วงการยัง "รับได้" นั่นคือหากเราเป็นนักเรียนที่เกิดในยุคนั้นเราก็คงจะต้องท่องชื่อสมาชิกในระบบสุริยะว่า "ดาวพุธ ศุกร์ โลก อังคาร ซีเรส พาลาส จูโน เวสตา พฤหัสบดี เสาร์ และ ยูเรนัส" (ดาวเนปจูนยังไม่พบจนกระทั่งปี 2389) ปัญหาสมาชิกระบบสุริยะในยุคนั้นลุกลามใหญ่โตในปี พ.ศ.2394 หรือ 50 ปีหลังจากการค้นพบซีเรสที่มีการค้นพบวัตถุเหล่านี้เพิ่มขึ้นรวมเป็น 15 ดวง นักเรียนยุคนั้นก็คงต้องท่องชื่อ "ดาวเคราะห์" ทั้งหมด 23 ดวง ถึงจุดนี้นักดาราศาสตร์ต่างเห็นตรงกันว่าเริ่มไปกันใหญ่ และยังส่อแววว่าจะมีการค้นพบดาวเคราะห์น้อยอีกจำนวนมากในอนาคต ดังนั้นในปีถัดมา ( พ.ศ. 2395) นักดาราศาสตร์จึงตั้งนิยามเพื่อแบ่ง "ดาวเคราะห์" ในขณะนั้นออกเป็น "ดาวเคราะห์หลัก" (Major Planet หรือเรียกสั้นๆ ว่า Planet) และ "ดาวเคราะห์น้อย" (Minor Planet) ดังที่เราทราบในปัจจุบัน

การปรับนิยามของดาวเคราะห์ในปี 2395 นับว่าเป็นการตัดสินใจที่ชาญฉลาด เพราะหากไม่ปรับ ในวันนี้เราก็จะมี "ดาวเคราะห์" ในระบบสุริยะถึงกว่าสามแสนดวง

การปรับนิยามของดาวเคราะห์เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม 2549 โดยสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (IAU) นี้ก็มีเหตุผลพื้นฐานเดียวกันและส่งผลคล้ายกัน กล่าวคือสมาชิกส่วนหนึ่งถูกลดสถานะไปเพื่อรักษาความชัดเจนและลดปัญหาความสับสนที่อาจเกิดขึ้นในภายหลัง เมื่อ 154 ปีก่อนสมาชิกที่ถูกลดสถานะไปคือซีเรสและดาวเคราะห์น้อยอีก 15 ดวง และในวันนี้ดาวเคราะห์ที่ถูกลดสถานะลงไปคือดาวพลูโต

จะเห็นว่าการปรับนิยามต่างๆ เกิดขึ้นบ่อยครั้งในประวัติศาสตร์ของดาราศาสตร์ ถือเป็นเรื่องธรรมดา นัยยะสำคัญของการปรับนิยามนี้ไม่ได้อยู่ที่ตัวองค์ความรู้ทางดาราศาสตร์เอง แต่อยู่ตรงการสื่อสารเนื้อหาดาราศาสตร์กับบุคคลทั่วไป เพราะสำหรับนักดาราศาสตร์แล้วดาวพลูโตก็ยังเป็นดาวพลูโต ไม่ว่าจะเรียกว่าอะไรหากทราบวงโคจรและสมบัติทางกายภาพก็เพียงพอที่จะศึกษาวิจัย โดยนัยนี้ ดาวพลูโตก็เป็นเพียงวัตถุวัตถุหนึ่งในระบบสุริยะ ไม่ต่างจากดาวเคราะห์น้อยที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ซึ่งค้นพบแล้วกว่า 338,100 ดวง (ข้อมูล ณ วันที่ 9 สิงหาคม 2549) และยังมีการค้นพบเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องกว่า 4,000 ดวงต่อเดือน (ข้อมูลจาก Minor Planet Center ของ IAU) ทั้งนี้เป็นเพราะเทคโนโลยีการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์พัฒนาไปรวดเร็วมาก

ดังที่กล่าวไปแล้ว นัยยะสำคัญของการปรับนิยามของดาวเคราะห์อยู่ที่การสื่อสารระหว่างนักดาราศาสตร์กับบุคคลทั่วไป เพราะในการที่สังคมจะมีความตื่นตัว (awareness) ต่อการศึกษาหาความรู้เรื่องการเป็นไปต่างๆ ในจักรวาล อันจะนำไปสู่ความเข้าใจในธรรมชาติรอบตัว ความคิดที่เป็นวิทยาศาสตร์และเกิดสังคมแห่งภูมิปัญญาได้นั้น บันไดขึ้นแรกคือผู้ที่อยู่วงการดาราศาสตร์หรือวงการวิทยาศาสตร์สาขาใดๆ จะต้องให้ความชัดเจนต่อสังคมในเรื่องต่างๆ และเผยแพร่ความรู้ที่ได้ค้นพบจากการศึกษาวิจัยอยู่อย่างต่อเนื่อง การปรับนิยามของดาวเคราะห์ใหม่ให้เหมาะสมกับสภาวะกาลเพื่อลดความสับสนที่อาจเกิดขึ้นภายหลังจึงเป็นสิ่งที่จำเป็น ส่วนผลพวงที่ตามมาก็ควรเป็นที่ยอมรับของนักดาราศาสตร์ในวงการและนำไปเผยแพร่ต่อสังคม

เมื่อเป็นที่ชัดเจนแล้วว่าการปรับนิยามนี้เป็นการส่งสารโดยตรงจากวงการดาราศาสตร์สู่สังคม "ผู้นำสาร" คือ สื่อมวลชน นักการศึกษา และนักดาราศาสตร์ที่ทำงานเผยแพร่ (outreach) จึงจำเป็นต้อง "รับลูก" อย่างทันท่วงทีและนำไปสื่อสารกับ ครูอาจารย์ นักเรียน และสังคมเพื่อไม่ให้เกิดความสับสน

ปัญหาอย่างหนึ่งที่เกิดในบ้านเราคือระบบหลักสูตรวิทยาศาสตร์ไม่เอื้อต่อการปรับปรุงเนื้อหาใหม่ให้ทันต่อการเปลี่ยนแปลงทางวิชาการ อีกทั้งมีความเชื่อที่ว่า "องค์ความรู้" เป็นของตายตัว หยุดนิ่ง จริงแล้ว จริงเลย ปรับเปลี่ยนไม่ได้ อันนำมาสู่ปัญหาการท่องจำที่วงการการศึกษาไทยประสบอยู่ ในการนี้หน่วยงานที่เกี่ยวข้องควรปรับปรุงระบบให้เอื้อต่อการปรับเปลี่ยนเนื้อหาความรู้สำหรับนักเรียนนักศึกษาทุกๆ 2-3 ปี หรืออย่างช้าทุกๆ 5-10 ปี (จริงๆ แล้วทุกๆ 5-10 ปีนี้ก็ยังนับว่าค่อนข้างล่าช้าไปหากพิจารณาข้อเท็จจริงที่ว่าปัจจุบันองค์ความรู้ของมนุษย์พัฒนาเพิ่มขึ้น 2 เท่า ทุกๆ 5 ปี แต่เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงทุกๆ 10-20 ปีที่บ้านเราเป็นอยู่ในขณะนี้แล้วก็ถือว่า "พอเพียง") การเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอจะช่วยสร้างภาพลักษณ์ที่เป็นพลวัต (dynamics) ให้กับวงการวิชาการ และการที่ครูอาจารย์ นักเรียน และนักการศึกษา คุ้นเคยกับภาพลักษณ์อันเป็นพลวัตขององค์ความรู้ ก็จะช่วยลดปัญหาการท่องจำลงได้ในระดับหนึ่ง

ผมต้องขอย้ำว่าในแง่ขององค์ความรู้ทางดาราศาสตร์เรื่องนี้ไม่ใช่เรื่องใหญ่ ในช่วงเพียง 2-3 ปีที่ผ่านมามีการค้นพบที่ "สะเทือน" วงการดาราศาสตร์มากกว่านี้เกิดขึ้นมากมาย ไม่ว่าจะเป็นการค้นพบหลักฐานที่ยืนยันความเป็นไปในอนาคตของเอกภพ (ช่วงปี 2546-2549) ค้นพบต้นตอของการระเบิดรังสีแกมมาซึ่งเป็นการระเบิดที่สว่างที่สุดในจักรวาล (2548) การค้นพบหลุมดำที่ใจกลางกาแล็กซีขนาดใหญ่เกือบทั้งหมดรวมทั้งที่ศูนย์กลางทางช้างเผือก (2548) ฯลฯ เรื่องเหล่านี้เป็นสิ่งเตือนใจวงการศึกษาและสังคมที่จะเปิดกว้างยอมรับองค์ความรู้ใหม่ๆ และปรับตัวให้ทัน

ไม่มีองค์ความรู้หรือข้อเท็จจริงใดๆ ตายตัว สิ่งนี้สะท้อนจากการเปลี่ยนแปลงที่เป็นพลวัตของวิทยาศาสตร์ที่ว่าความจริงในวันนี้อาจถูกหักล้างในวันพรุ่งนี้เมื่อมีการค้นพบหลักฐานใหม่ๆ และจากมุมมองของพุทธศาสนาว่าความจริงในโลกนี้มีเพียงสิ่งเดียวเป็นจริงเสมอไม่ขึ้นกับสภาวะกาล คือ อริยสัจสี่ ที่สอนให้เราตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงต่างๆ อย่างไม่ยึดติดโดยการใช้ปัญญา

---------------------------

รายละเอียดนิยามของดาวเคราะห์ของ IAU (24 สิงหาคม 2549)

นิยามใหม่ของดาวเคราะห์ประเภทต่างๆ มีดังต่อไปนี้
(มติที่ 5A จาก IAU 2006 General Assembly อ้างอิงจาก http://www.iau2006.org/mirror/www.iau.org/iau0603/index.html)

(1) "ดาวเคราะห์" (Planet) หมายถึงเทหวัตถุที่มีสมบัติดังต่อไปนี้ครบถ้วน (ก) โคจรรอบดวงอาทิตย์ (ข) มีมวลมากพอที่จะแรงโน้มถ่วงของดาวสามารถเอาชนะความแข็งของเนื้อดาว ส่งผลให้ดาวอยู่ในสภาวะสมดุลไฮโดรสแตติก (hydrostatic equilibrium; เช่น ทรงเกือบกลม) (ค) สามารถกวาดเทห์วัตถุในบริเวณข้างเคียงไปได้

(2) "ดาวเคราะห์แคระ" (Dwarf Planet) หมายถึงเทหวัตถุที่มีสมบัติดังต่อไปนี้ครบถ้วน (ก) โคจรรอบดวงอาทิตย์ (ข) มีมวลมากพอที่จะแรงโน้มถ่วงของดาวสามารถเอาชนะความแข็งของเนื้อดาว ส่งผลให้ดาวอยู่ในสภาวะไฮโดรสแตติก (hydrostatic equilibrium; เช่น ทรงเกือบกลม) (ค) ไม่สามารถกวาดเทห์วัตถุในบริเวณข้างเคียงไปได้ (ง) ไม่ใช่ดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์อื่นๆ

(3) วัตถุอื่นๆ นอกจากที่กล่าวไปแล้วให้เรียกว่า "เทห์วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ" (Small Solar-System Bodies)

นั่นคือ ระบบสุริยะมี "ดาวเคราะห์" 8 ดวง คือ ดาวพุธ-ดาวเนปจูน มี "ดาวเคราะห์แคระ" อย่างน้อย 3 ดวง คือ ซีเรส (ดาวเคราะห์น้อยที่ใหญ่ที่สุดในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อย ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี), ดาวพลูโต, และวัตถุที่มีชื่อทางดาราศาสตร์ว่า "2003 UB313" (ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดาวพลูโตแต่อยู่ไกลออกไปมาก) รวมทั้งประเภทสุดท้ายหรือ "เทห์วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ" ประกอบด้วยดวงจันทร์ของดาวเคราะห์ต่างๆ ที่ค้นพบแล้วอย่างน้อย 130 ดวง ดาวเคราะห์น้อยที่ค้นพบแล้วอย่างน้อย 327,194 ดวง และดาวหางอีกจำนวนมาก

จะสังเกตได้ว่าข้อ (1-ค) และ (2-ค) ยังมีความกำกวม นิยามดังกล่าวมีความหมายว่าวัตถุที่จะเป็นดาวเคราะห์จะต้องมีแรงโน้มถ่วงมากเพียงพอที่จะสามารถดูดจับเศษเทห์วัตถุขนาดเล็กรอบข้างไว้ได้ ซึ่งจะส่งผลให้บริเวณรอบข้างไม่มีเศษวัตถุหลงเหลืออยู่ ความกำกวมอยู่ตรงที่นิยามไม่ได้บอกว่าต้อง "กวาดเทห์วัตถุ" ไปแค่ไหน และ "บริเวณรอบข้าง" ใหญ่เพียงใด หากจะว่ากันตามนิยามแล้วโลกของเราก็อาจจะไม่ถือเป็นดาวเคราะห์เพราะมีดาวเคราะห์น้อยที่มีวงโคจรอยู่ใกล้โลกจำนวนมาก (คือประเภท Near Earth Planet หรือ NEO)

ความกำกวมอีกประการหนึ่งอยู่ที่ว่า วัตถุจะต้องอยู่ในสภาพใกล้เคียงกับสภาวะสมดุลไฮโดรสแตติก (ข้อ 1-ข และ 2-ข) สมดุลนี้หมายถึงสภาวะที่ความดันจากแรงโน้มถ่วงของดาวเท่ากับแรงดันจากภายในตัวดาว วัตถุที่อยู่ในสภาวะสมดุลไฮโดรสแตติกจะมีรูปทรงกลมหรือเกือบกลม ที่เป็นเช่นนี้เพราะเมื่อวัตถุมีมวลมากพอ (หรืออีกนัยหนึ่งคือดาวเคราะห์มีขนาดใหญ่พอ) แรงโน้มถ่วงของดาวก็จะสามารถเอาชนะความแข็งของเนื้อสารและดึงให้ดาวอยู่ในรูปทรงเกือบกลมได้ ในกรณีของดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่ที่มีขนาดเพียงไม่กี่สิบกิโลเมตร มวลของดาวน้อยเกินกว่าที่แรงโน้มถ่วงจะสามารถเอาชนะความแข็งของหินที่เป็นเนื้อสารของดาว จึงไม่สามารถดึงเนื้อสารของดาวเข้าหากันและส่งผลให้มีรูปทรงบูดเบี้ยว ความกำกวมนี้อยู่ที่ว่าดาวจะต้องเข้าใกล้สภาพไฮโดรสแตติกเพียงใด จึงจะเข้าเกณฑ์ตามนิยาม (หรืออีกนัยหนึ่งคือ ดาวจะต้อง "กลม" เพียงใดจึงจะถือว่ากลม)

ในอนาคตอันใกล้ IAU จะต้องนิยามคำจำกัดความต่างๆ ให้ชัดเจนกว่านี้

ปัญหาอีกประการหนึ่งของนิยามดาวเคราะห์ข้างต้นคือ นิยามไม่ครอบคลุมถึงระบบดาวเคราะห์ของดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ไกลจากระบบสุริยะออกไป (extrasolar planet หรือ exoplanet) ที่ปัจจุบันค้นพบแล้วจำนวน 193 ระบบ (ข้อมูล ณ วันที่ 28 สิงหาคม 2549) และมีการค้นพบเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตั้งแต่ปี 2538 เป็นต้นมา ในอนาคต IAU ก็จะต้องบัญญัตินิยามเพิ่มเติมสำหรับดาวเคราะห์ประเภทนี้เช่นกัน

---------------------------------------

** หมายเหตุ **

วิภู รุโจปการ เป็นนักเรียนทุนโครงการพัฒนาและส่งเสริมผู้มีความสามารถพิเศษทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (พสวท.) จนถึงระดับปริญญาเอก ซึ่งในระดับปริญญาตรีเขาได้ศึกษาดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน (University of Michigan) สหรัฐอเมริกา

ขณะนี้กำลังศึกษาระดับปริญญาเอกด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์อยู่ที่หอดูดาวสตีวาร์ด (Steward Observatory) ภาควิชาดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยอริโซนา ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยทำวิจัยเรื่องเกี่ยวกับซูเปอร์โนวาและวิวัฒนาการของดาราจักรเป็นหลัก ส่วนผลงานทางวิชาการที่ตีพิมพ์ในช่วงที่ผ่านมาส่วนใหญ่จะลงลึกเรื่องการระเบิดรังสีแกมมา (Gamma-Ray Burst)