Introduction to 'Comet' ตอนที่5: Centaurs

posted on 05 Jun 2013 14:06 by daejeonastronomy directory Knowledge
 
 
 
หมายเหตุจากผู้แปลและเรียบเรียง


- เอนทรี่นี้เป็นส่วนหนึ่งของเนื้อหาเรื่องดาวหางที่ "หนุ่มแทจอน"@exteen.com แปลและเรียบเรียงจากหนังสือ Exploring the Solar System ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 1 (ค.ศ.2012) เรียบเรียงโดย Peter Bond

- หนังสือเล่มดังกล่าวมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นตำราดาราศาสตร์พื้นฐานในระดับ ปริญญาตรี ดังนั้น จึงต้องอาศัยพื้นฐานทางฟิสิกส์และเคมีด้วย
 
 
 
เอนทรี่ที่แนะนำให้อ่านประกอบ

- Our Solar System 18: ดาวหาง
 
 
เอนทรี่ก่อนหน้านี้
 
 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------
 
 
 
Centaurs
 
 
 
          คำว่า “Centaur” โดยทั่วไปนั้น ใช้ประยุกต์เรียกวัตถุที่พบว่าโคจรอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวเคราะห์ก๊าซ ตามรอบนอกของระบบสุริยะ โดย Centaur ดวงแรก ชื่อว่า Chiron ถูกค้นพบเมื่อปี ค.ศ.1977 โดย Charles Kowal นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน
 
          วงโคจรของ Chiron เป็นรูปวงรีที่มีความรีมาก (ค่าความเยื้องศูนย์กลาง (Eccentricity) = 0.383) โดยมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์น้อยที่สุดที่ 8.51 AU, ระยะห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุดที่ 18.89 AU, ระนาบวงโคจรของ Chiron ทำมุมเอียงกับระนาบวงโคจรของโลก (มุม Inclination) 7 องศา และใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบรอบ 50.7 ปี
 
รูปที่ 32 แผนภาพแสดงวงโคจรของ 2060 Chiron [Credit ภาพ: User-Reyk @ wikipedia]
 
 
 
 
          ถึงแม้ Chiron จะมีวงโคจรที่ค่อนข้างแปลก (ในสมัยนั้น ไม่เคยมีวัตถุขนาดเล็กโคจรในบริเวณระหว่างวงโคจรดาวเคราะห์ชั้นนอก นอกจากดาวหาง) ในตอนแรก นักดาราศาสตร์จัดให้ Chiron เป็นวัตถุประเภทดาวเคราะห์น้อย ประมาณไว้ว่ามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 148-208 กิโลเมตร และจากการศึกษา”กราฟแสง” (Light curve) พบว่า Chiron หมุนรอบตัวเองครบรอบใช้เวลา 5.9 ชั่วโมง
 
 
รูปที่ 33 แสดง "กราฟแสง" (Light curve) ซึ่งเป็นการบันทึกความสว่างของดาว (แกนตั้ง) ที่เปลี่ยนแปลงไป เมื่อเวลา (แกนนอน) ผ่านไป สามารถใช้หาคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์น้อยได้ โดยวัดเวลาระหว่างที่ดาวเคราะห์น้อยมีความสว่างมากที่สุด (Primary peak/Primary maximum) จนถึงเวลาที่ดาวเคราะห์น้อยสว่างสุดครั้งถัดไป หรือจะใช้เวลาระหว่างที่ดาวเคราะห์น้อยมีความสว่างน้อยสุด (Primary minimum) 2 ครั้งติดกันก็ได้
 
นอกจากนี้กราฟแสงยังสามารถใช้วัดคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวหางได้เช่นกัน (หากชั้นโคมาไม่สว่างจนกลบนิวเคลียสไปหมด)
 
[ที่มาของภาพ: www.vub.ac.be]
 
รูปที่ 34 กราฟแสงของ Chiron ที่วัดในปี ค.ศ.1989 ซึ่งความสว่างของ Chiron ขณะอยู่ในช่วง Primary minimum (ช่วงปรากฏริบหรี่สุด -> "เหวลึกสุด" ของกราฟ) กับ Secondary minimum (ช่วงปรากฏริบหรี่รองลงมา -> "เหวที่ลึกรองลงมา" ของกราฟ) ค่อนข้างใกล้เคียงกันมาก
 
[Credit ภาพ: S.Bus, ที่มาของภาพ: http://www.ifa.hawaii.edu/~meech/rot.html]
 
 
 
          แต่การจัดประเภทให้กับ Chiron ถูกตั้งคำถามในปี ค.ศ.1988 เมื่อวัตถุนี้เกิดเพิ่มความสว่างโดยที่ไม่ได้คาดการณ์กันมาก่อน และในปีถัดไป ก็มีการค้นพบชั้นฝุ่นก๊าซจางๆ ลักษณะคล้ายกับชั้นโคมาของดาวหางปรากฏอยู่รอบๆ บ่งชี้ว่า Chiron น่าจะมีสภาพเป็นนิวเคลียสดาวหางที่มีขนาดใหญ่มาก ส่งผลให้ในปัจจุบันนี้  Chiron ถูกจัดประเภทให้เป็นทั้งดาวเคราะห์น้อย (2060 Chiron) และดาวหาง (95P/Chiron)
 
 

          ในบางครั้ง เส้นผ่านศูนย์กลางของชั้นโคมาของ Chiron ก็ขยายตัวจนมีขนาดเกือบสองล้านกิโลเมตร และจากการศึกษาวิเคราะห์สเปกตรัม (Spectroscopy) บ่งชี้ว่าชั้นโคมามีก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) และไซยาโนเจน (CN)

          การที่ Chiron มีปฏิกิริยาที่พื้นผิวและสร้างชั้นโคมาขึ้นมาในสภาวะอุณหภูมิต่ำ (ซึ่งวงโคจรส่วนใหญ่ของ Chiron จะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าวงโคจรดาวเสาร์) แสดงถึงการระเหิดของสารประกอบระเหยง่ายที่มีจุดเดือดต่ำมาก (Supervolatile) เช่น มีเทน, คาร์บอนมอนอกไซด์ และโมเลกุลของไนโตรเจน (N2)

          นอกจากนี้ เหตุการณ์แปลกๆอย่างหนึ่งของ Chiron คือ จากการสังเกตการณ์พบว่าปฏิกิริยาของ Chiron ขณะอยู่ใกล้ตำแหน่งที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในวงโคจร (จุด Perihelion) กลับมีน้อยกว่าขณะที่อยู่ใกล้ตำแหน่งที่ห่างดวงอาทิตย์มากที่สุดในวงโคจร (จุด Aphelion)

 

 

รูปที่ 35 แผนภาพแสดงวงโคจรของวัตถุในกลุ่ม Centaurs

[Credit ภาพ: Nick Anthony Fiorenza]

 

 

          นักดาราศาสตร์ได้ประมาณจำนวนวัตถุประเภท Centaur ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 1 กิโลเมตรว่ามีราว 44,000 ดวง และคาดการณ์ต่อเนื่องว่า กลุ่ม Centaur เหล่านี้จะมีอัตราก่อให้เกิดดาวหางคาบสั้น (Short-period comet: ดาวหางมีคาบ ที่ใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบรอบน้อยกว่า 200 ปี) ดวงใหม่โคจรเข้ามายังระบบสุริยะชั้นใน 1 ดวงในช่วงเวลาทุก 200 ปี

          ซึ่งถึงแม้ว่ามุม Inclination ของวงโคจร Centaur แต่ละดวงจะมีหลายค่าแตกต่างกันไป แต่นักดาราศาสตร์ต่างก็คิดว่ากลุ่มวัตถุประเภท Centaur มีต้นกำเนิดมาจากแถบ Kuiper (Kuiper belt – แถบของวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กที่อยู่เลยวงโคจรดาวเนปจูนออกไป) วงโคจรที่ดูไม่เป็นระเบียบของเหล่า Centaur นี้เป็นผลเนื่องจากอิ