xs
xsm
sm
md
lg

ดาวเคราะห์ดวงที่ “9” ในสุริยจักรวาล

เผยแพร่:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน

ภาพจำลองจากบนพื้นผิวดาว Sedna ที่มองเห็นดวงอาทิตย์ กาแล็กซีทางช้างเผือกและดาวรวงข้าว (NASA, ESA and Adolf Schaller - Hubble Observes Planetoid Sedna, Mystery Deepens)
หลังจากที่พลูโตถูกลดฐานะจากดาวเคราะห์ลงเป็นดาวเคราะห์แคระแล้ว สุริยจักรวาลที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางก็เหลือดาวเคราะห์เพียง 8 ดวง

แต่เมื่อวันที่ 20 มกราคมที่ผ่านมานี้ คนทั้งโลกก็แตกตื่นเมื่อ Konstantin Batygin และ Mike Brown แห่ง California Institute of Technology (Caltech) ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นสถาบันการศึกษาที่มีชื่อเสียงที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ได้เสนอผลงานในวารสาร The Astronomical Journal ฉบับที่ 151 หน้า 22ว่า หลังจากที่ได้พิจารณาวงโคจรของดาวเคราะห์แคระ 6 ดวงที่โคจรอยู่นอกวงโคจรของดาวเคราะห์ Neptune อันได้แก่ Sedna, 2003 TG422, 2004 VN112, 2013 RES98, 2012 VP113 และ 2010 GB 174 ซึ่งต่างก็มีระนาบวงโคจรที่อยู่นอกระนาบวงโคจรของบรรดาดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ นักดาราศาสตร์ทั้งสองมีความเห็นว่า สุริยจักรวาลน่าจะมีดาวเคราะห์อีกหนึ่งดวง ซึ่งมีมวลประมาณ 10 เท่าของ Neptune และกำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยมีระยะใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดประมาณ 200 AU (1 AU คือระยะทางที่โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร) และอยู่ไกลที่สุดประมาณ 600-1200 AU ดาวเคราะห์ X ที่ลึกลับดวงนี้จึงโคจรอยู่นอกแถบ Kuiper และมีคาบการโคจรประมาณ 15,000 ปี

นักดาราศาสตร์ทั้งสองได้เน้นย้ำว่า คำพยากรณ์ที่เสนอเป็นผลที่ได้จากการคำนวณโดยใช้คอมพิวเตอร์ ดังนั้นตราบใดที่ยังไม่มีใครเห็นดาวเคราะห์ X คำพยากรณ์จึงเป็นเพียงการคาดคะเน แต่ก็มีโอกาสเป็นจริงได้ เพราะตัวเลขและข้อมูลของดาวเคราะห์ X ที่คนทั้งสองนำเสนอแสดงให้เห็นว่า กล้องโทรทรรศน์ Subaru ที่มีเลนส์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 8 เมตร ซึ่งติดตั้งอยู่ที่ยอดเขา Mauna Kea บนเกาะ Hawaii จะสามารถเห็นดาวเคราะห์ X ได้

Mike Brown เป็นนักดาราศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงโด่งดังในฐานะผู้มีบทบาทสำคัญในการลงดาบ “สังหาร” พลูโต เพราะในปี 2005 เขาได้พบดาวเคราะห์แคระ Eris ที่มีขนาดใหญ่เท่าพลูโต และการค้นพบนี้นี่เองที่ได้ทำให้วงการดาราศาสตร์เริ่มตระหนักว่า ในแถบ Kuiper คงมีดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่เท่า Eris อีกจำนวนนับร้อย นับพันดวง ดังนั้นถ้าจะให้ Eris เป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่ นั่นหมายความว่า สุริยะระบบจะมีดาวเคราะห์อีกนับพันดวง ตรรกะนี้ทำให้บรรดานักดาราศาสตร์ตัดสินใจลงมติลดฐานะของพลูโตลง เพื่อไม่ให้สุริยจักรวาลมีดาวเคราะห์มากจนเกินไป

ความจริงการค้นหาดาวเคราะห์ X นี้เป็นความฝันที่นักดาราศาสตร์ได้พยายามทำให้เป็นจริงมาเป็นเวลานานแล้ว คือ ตั้งแต่ปี 1846 ที่มีการพบ Neptune หลังจากที่นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Urbain Le Verrier ได้สังเกตเห็นลักษณะการโคจรที่ผิดปรกติของดาวเคราะห์ Uranus เขาจึงเสนอความคิดว่า คงมีดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่อยู่นอกวงโคจรของ Uranus ซึ่งทำให้ Uranus มีลักษณะวงโคจรที่ผิดปรกติ แล้วคำทำนายของ Le Verrier ก็เป็นจริง เมื่อ Johann Gottfried Galle พบ Neptune และข่าวที่น่าตื่นเต้นนี้ได้แพร่สะพัดไปทั่วโลกในทันที
ภาพพลูโตจากยาน New Horizons (NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute)
แต่หลังการพบ Neptune นักดาราศาสตร์ยังได้พบอีกว่า ลักษณะวงโคจรของ Uranus ก็ยังไม่ตรงกับผลคำนวณทีเดียวนัก ดังนั้นในปี 1906 Percival Lowell แห่งหอดูดาวที่ Flagstaff ใน Arizona จึงคิดว่า สุริยจักรวาลคงมีดาวเคราะห์ X อีกหนึ่งดวง ลุถึงปี 1930 Clyde Tombaugh หนุ่มวัย 24 ปี หลังจากที่ได้เปรียบเทียบภาพถ่ายดาวต่างๆ ในท้องฟ้าประมาณ 40,000 ภาพ จนได้พบพลูโต แต่พลูโตที่พบกลับมีมวลน้อยเกินไปที่จะมีอิทธิพลใดๆ ต่อลักษณะโคจรของ Uranus ได้

อีก 50 ปีต่อมาผลการคำนวณที่ใช้ข้อมูลใหม่ซึ่ง NASA ได้จากยาน Voyager I และ II ที่โคจรผ่านใกล้ Neptune และ Uranus ก็ได้แสดงให้เห็นว่า ลักษณะวงโคจรของทั้ง Neptune และ Uranus เป็นปรกติทุกอย่าง สุริยะจักรวาลจึงไม่มีความจำเป็นจะต้องมีดาวเคราะห์ X อีกต่อไป

แต่มนต์เสน่ห์ของการค้นหาดาวเคราะห์ X ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวหาง อีกทั้งใหญ่กว่าดาวเคราะห์แคระ และใหญ่กว่าโลกก็ยังมีในโลกดาราศาสตร์ต่อไป

ถึงปี 1992 ก็ปรากฏว่า พลูโตได้มีเพื่อนดาวดวงแรก เมื่อ David Jewitt แห่งมหาวิทยาลัยฮาวาย พบดาว Eris ในแถบ Kuiper ซึ่งโคจรห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางไกลพอๆ กับพลูโต แต่มีขนาดเล็กกว่ามาก

ลุถึงเดือนมิถุนายน 2002 Mike Brown กับ David Rabin Rabinowitz ก็ได้พบดาวเคราะห์ขนาดเล็กชื่อ Quaoar ซึ่งมีขนาดประมาณครึ่งหนึ่งของพลูโต และในวันที่ 15 มีนาคม 2003 Brown กับ Rabinowitz ก็ได้เห็นดาวชื่อ Sedna ซึ่งเป็นชื่อของเทพธิดาแห่งทะเล ตามตำนานของชาวเอสกีโมเผ่า Inuit

Sedna ที่เห็นเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด คือประมาณ 10 เท่าของระยะทางที่พลูโตห่างจากดวงอาทิตย์ และมีขนาดประมาณ 3/4 ของพลูโต การพบ Sedna ทำให้นักดาราศาสตร์ที่ต้องการจะเห็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะมีจำนวนมากขึ้นรู้สึกดีใจ แต่ในขณะเดียวกัน เหล่าคนที่ต้องการจะลดฐานะของพลูโตก็พอใจ เพราะมีหลักฐานสนับสนุนอย่างแน่นหนาว่า พลูโตคงต้องมิใช่ดาวเคราะห์อีกต่อไป

นอกจากดาว Sedna จะมีวงโคจรที่แปลก คือ ไกลจากดวงอาทิตย์จนต้องใช้เวลานานถึง 10,500 ปี จึงจะโคจรครบรอบแล้ว มันยังมีสีแดงเรื่อๆ จึงเป็นดาวแดงรองจากดาวอังคาร อีกทั้งยังหมุนรอบตัวเองก็ช้า คือใช้เวลานานถึง 40 วัน

ในวงการดาราศาสตร์นั้น การ “เห็น” ดาวหรือเดือน ไม่ถือเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ ถ้านักดาราศาสตร์ไม่เข้าใจความสำคัญของสิ่งที่เห็น ดังนั้น Brown จึงได้สร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อติดตามดาว Sedna ในเวลาต่อมา จนรู้วงโคจรที่สมบูรณ์ของมัน

และนี่ก็คือเทคนิคเดียวกันกับที่ Tombaugh เคยใช้ในการพบพลูโต เมื่อ 70 ปีก่อน โดย Tombaugh ใช้วิธีถ่ายภาพ ณ เวลาต่างๆ แต่ Brown ใช้เทคนิคดิจิตัล
Michael E Brown (NASA)
หลังจากที่ Brown พบดาวเคราะห์ขนาดเล็ก Sedna ที่มีขนาดเล็กกว่า Pluto และ Eris เล็กน้อยแล้ว เขาก็พบว่า วงโคจรของ Sedna ได้ฉีกแยกออกจากวงโคจรของดาวเคราะห์ขนาดเล็กดวงอื่นๆ ค่อนข้างมาก และมีระยะใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเท่ากับ 76 AU ส่วนระยะไกลที่สุดนั้นเกิดขึ้น ณ ตำแหน่งที่อยู่เกินแถบ Kuiper ออกไป ดังนั้น มันจึงอยู่ไกลเกินที่อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของ Neptune จะกระทำ ข้อมูลนี้แสดงให้เห็นว่าสุริยจักรวาลจะต้องมีดาวที่มีมวลมากอีกดวงหนึ่งที่ดึงดูด Sedna ให้พุ่งออกไปจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางไกลเช่นนั้น

ครั้นเมื่อ Brown พิจารณา Sedna กับดาวเคราะห์แคระอื่นๆ อีกห้าดวง เขาก็ได้ข้อสรุปว่า สุริยจักรวาลจะต้องมีดาวเคราะห์ X แน่นอน ดังนั้น ในปลายปี 2014 เมื่อ Brown และ Batygin สังเกตเห็นว่าตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดของดาวเคราะห์แคระทั้ง 6 อยู่ใกล้กัน แต่ตำแหน่งไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุดของดาวเคราะห์แคระทั้ง 6 อยู่กระจัดกระจาย ทั้งสองจึงพยายามอธิบายเหตุการณ์ที่เห็นนี้

Batygin เป็นนักดาราศาสตร์หนุ่มผู้ถนัดในการสร้างแบบจำลองของระบบสุริยะโดยใช้คอมพิวเตอร์ ขณะกำลังศึกษาระดับปริญญาตรีที่มหาวิทยาลัย California ที่ Santa Cruz เขาได้แสดงผลงานที่ได้พยากรณ์ว่า ในอนาคตอีก 1,000 ล้านปี ดาวพุธจะพุ่งชนดาวศุกร์ หรืออาจพุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์ก็ได้ ความสำเร็จนี้ทำให้ Batygin มีชื่อเสียงมาก ด้าน Brown เป็นนักดาราศาสตร์ที่มีพรสวรรค์ในการค้นพบทางดาราศาสตร์ที่น่าตื่นเต้น (เช่นได้พบ Eris, Sedna และอาจจะเป็นดาวเคราะห์ X) อีกทั้งเป็นคนที่จริงจังและทุ่มเทกับงานวิจัยมาก

Batygin ได้เริ่มต้นสร้างแบบจำลองของดาวเคราะห์ X โดยกำหนดให้มวลมีค่าต่างๆ หลายค่า และโคจรรอบดวงอาทิตย์ที่ระยะทางต่างๆ แล้วใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์คำนวณแรงโน้มถ่วงที่ดาวเคราะห์ X กระทำต่อดาวเคราะห์แคระทั้ง 6 การคำนวณต้องใช้เวลานานหลายเดือน ในที่สุดทั้งสองก็ได้ข้อมูลที่เหมาะสมและเป็นไปได้สำหรับมวลของดาวเคราะห์ X ว่าต้องมีค่าระหว่าง 5-10 เท่าของโลก และวงโคจรของดาวเคราะห์ X เป็นวงรีที่มีแกนหลักของวงโคจรชี้ไปคนละทางกับแกนหลักของวงโคจรของดาวเคราะห์แคระทั้ง 6

ผลคำนวณของ Batygin ยังแสดงให้เห็นอีกว่า ในกรณีดาวเคราะห์แคระมีระนาบการโคจรเกือบตั้งฉากกับระนาบวงโคจรของดาวเคราะห์ทั่วไป แรงโน้มถ่วงที่ดาวเคราะห์ X กระทำต่อดาวเคราะห์แคระ ก็สามารถใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์แคระดังกล่าวได้ และนั่นคือคำตอบสุดท้ายที่ Brown ต้องการ เพราะเขาได้สังเกตเห็นดาวเคราะห์แคระอีก 5 ดวงมีระนาบโคจรที่เอียงทำมุมค่อนข้างมากกับระนาบวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ

ถึงกระนั้นก็มีนักดาราศาสตร์อีกหลายท่านที่ยังไม่มั่นใจ 100% ในข้อสรุปของคนทั้งสอง โดยอ้างว่า Brown กับ Batygin ใช้ตัวอย่างที่เป็นดาวเคราะห์แคระเพียง 6 ดวงในการคำนวณ ซึ่งนับว่าน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนดาวเคราะห์แคระที่มีนับหมื่นในสุริยจักรวาล
Clyde Tombaugh และกล้องโทรทรรศน์ประกอบเองขนาด 9 นิ้วในฟาร์มบ้านเกิด
ความสงสัยและไม่มั่นใจในตัวดาวเคราะห์ X ยังมีอีกประเด็นหนึ่ง คือ จากการใช้ดาวเทียม WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) ของ NASA ติดตามศึกษาดาวแคระสีน้ำตาล (brown dwarf) เมื่อ WISE ได้สอดส่ายหา “ดาวขนาดยักษ์” นี้ ก็พบว่า ภายในรัศมี 10,000 AU จากดวงอาทิตย์ ไม่มีดาวแคระสีน้ำตาลใดๆ มีขนาดใหญ่กว่าดาวเสาร์อยู่เลย แต่เมื่อดาวเคราะห์ X ที่ Brown กับ Batygin คำนวณ มีขนาดเล็กกว่าดาวเสาร์ ดังนั้น WISE จึงไม่เห็นดาวเคราะห์ X แต่ WISE ก็อาจสังเกตเห็นดาวเคราะห์ X ได้ ถ้านักดาราศาสตร์ปรับความสามารถของกล้อง WISE ให้สามารถรับความยาวคลื่นที่มากขึ้นได้ และนี่ก็คืองานที่นักดาราศาสตร์ในโครงการ WISE กำลังทำในปัจจุบัน และจะทำในอนาคต

แม้ Batygin กับ Brown จะทำให้นักดาราศาสตร์หลายคนเชื่อในสิ่งที่เขา “พบ” แต่ปริศนาสำหรับเรื่องนี้ก็ยังมีมากมาย เช่น หลายคนยังอดสงสัยไม่ได้ว่าดาวเคราะห์ X ที่ว่านี้มาจากไหน เกิดขึ้นได้อย่างไร และเหตุใดจึงอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มาก เพราะ ณ ที่ไกลมากเช่นนั้น แก๊สที่ให้กำเนิดดาวเคราะห์ X จะต้องมีความหนาแน่นน้อย จนไม่สามารถกลั่นตัวเป็นดาวเคราะห์ X ที่มีขนาดใหญ่ได้

ในการตอบคำถาม และข้อสงสัยเหล่านี้ Batygin และ Brown ได้เสนอคำตอบว่า ขณะดาวเคราะห์ X ถือกำเนิดใหม่ๆ มันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์เช่นเดียวกับดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ยูเรนัส และเนปจูน แต่สภาพความปั่นป่วนของสุริยะระบบ ในขณะที่สุริยจักรวาลมีอายุเพียง 3 ล้าน – 10ล้านปี ได้ทำให้ดาวเคราะห์ X ถูกชนและถูกเหวี่ยงออกไปไกล โดยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์

ดังนั้น การตัดสินว่า ใครถูก หรือใครผิด ก็อยู่ที่ว่าจะมีคนเห็นดาวเคราะห์ X หรือไม่ แต่การเห็นก็ไม่ใช่ว่าเป็นเรื่องสามารถทำได้ง่าย เพราะดาวเคราะห์ X มีวงโคจรที่ค่อนข้างรี ดังนั้นเวลามันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ X จะมีความเร็วมาก แต่เวลาอยู่ไกล ดาวจะมีความเร็วน้อย นั่นคือ ขณะดาวเคราะห์ X อยู่ห่างเป็นระยะทาง 600 – 1,000 AU มันจะโคจรช้า นี่อาจจะเป็นโอกาสให้กล้องโทรทรรศน์ต่างๆ เช่น Hubble หรือ Keck บนโลกสามารถเห็นมันได้ แต่กล้องทั้งสองนี้มีมุมสังเกตค่อนข้างแคบ ดังนั้น กล้องที่น่าจะเหมาะสมกว่าคือ กล้อง Subaru ของญี่ปุ่น ซึ่งมีเลนส์ขนาด 8 เมตร เพราะกล้องมีมุมสังเกตค่อนข้างกว้างประมาณ 75 เท่าของกล้องโทรทรรศน์ Keck กล้องจึงสามารถเห็นครอบคลุมบริเวณในท้องฟ้าได้มากกว่า

Brown กับ Batygin คาดว่า นักดาราศาสตร์คงใช้เวลาค้นหาเรื่องนี้อีกประมาณ 3 ปี ส่วนคำถามที่ว่าถ้ามีใครพบดาวเคราะห์ X จริง มันควรจะใช้ชื่ออะไร ณ วันนี้ นักดาราศาสตร์ทั้งสองได้ตัดสินใจแล้วว่าจะใช้ชื่อชั่วคราว คือ ดาวเคราะห์ดวงที่ 9 (Planet Nine) และได้กล่าวเสริมว่า ดาวเคราะห์ X คงต้องมีสภาพเป็นดาวเคราะห์ มิใช่ดาวเคาะห์แคระแน่นอน เพราะมันมีขนาดใหญ่ระดับ Neptune นอกจากนี้เหตุการณ์พบดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ก็คงทำให้หลายคนสบายใจที่สุริยจักรวาลได้หวนกลับมามีดาวเคราะห์บริวาร 9 ดวงเหมือนเดิม
ภาพจำลองกล้อง WISE ที่กำลังค้นหาดาวเคราะห์ X
อ่านเพิ่มเติมจาก “Scientists Find Evidence for Ninth Planet in Solar System” โดย Nadia Drake ใน National Geographic, January 2016.

เกี่ยวกับผู้เขียน

สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์














กำลังโหลดความคิดเห็น...