Introduction to 'Comet' ตอนที่6: ดาวหางสงบตัว

posted on 06 Jun 2013 09:29 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
 
 
 
----------------------------------------------------------------------------------------------
 
 
 
"ดาวหางสงบตัว" (Inactive comets) - วัตถุที่แยกจากดาวเคราะห์น้อยได้ยาก
 
 
 
          จากการคำนวณเรื่องการดึงดูดวัตถุในแถบเมฆออร์ต (Oort cloud – กลุ่มของวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กที่อยู่รอบนอกถัดจาก Kuiper belt ออกไปอีก) ให้โคจรเข้ามาเป็นดาวหางคาบยาว (Long-period comet ดาวหางที่มีคาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์เกิน 200 ปี) พบว่าน่าจะมีปริมาณดาวหางที่มีคาบการโคจรใกล้เคียงกับดาวหางฮัลเลย์ มากกว่าที่เรารู้จักประมาณ 1,000 เท่า
 
          ซึ่งหากคิดในอีกมุมหนึ่งนั้น ดาวหางส่วนที่เกินมาจากที่เรารู้จัก ได้แตกสลายกลายเป็นเศษเล็กเศษน้อย เศษซากเหล่านี้จะก่อให้เกิดเป็น “เมฆจักรราศี” (Zodiacal cloud) ที่มีรูปร่างเกือบเป็นทรงกลม  และฝนดาวตกประมาณ 15-30 ชุดในแต่ละปี
 
 
 
 
รูปที่ 38 แผนภาพแสดง "เมฆจักรราศี" (Zodical cloud - พื้นที่สีม่วงในแผนภาพ) ซึ่งเป็นกลุ่มฝุ่นที่ฟุ้งไปโดยรอบดวงอาทิตย์ และมีบริเวณที่ความหนาแน่นของฝุ่นมากกว่า (ฝุ่นกระจุกตัว) ในลักษณะคล้ายแผ่นจานหนา ตั้งแต่บริเวณวงโคจรของดาวเคราะห์ชั้นในเรีื่อยไปจนถึงบริเวณวงโคจรของดาวพฤหัสบดี
 
นักดาราศาสตร์เชื่อว่าฝุ่นในเมฆจักรราศีนี้ ส่วนใหญ่มาจากฝุ่นที่พ่นออกมาจากดาวหางมีคาบ (ตัว v สีขาวและม่วงในแผนภาพ) ขณะที่ส่วนน้อยเป็นเศษเล็กเศษน้อยที่เกิดจากการพุ่งชนระหว่างดาวเคราะห์น้อย (แถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยแสดงเป็นพื้นที่สีเขียวในแผนภาพ)
 
ฝุ่นในเมฆจักรราศีที่กระจุกตัวในชั้นจานหนานี้ จะสะท้อนและกระเจิงแสงอาทิตย์มายังโลก เกิดเป็น "แสงจักรราศี" (Zodiacal light)
 
[Credit ภาพ: Andrew Blanchard, David Nesvorný and Peter Jenniskens/SWRI/SETI Institute]
 
 

 
รูปที่ 39 ภาพถ่ายแสดง "แสงจักรราศี" (Zodiacal light) ซึ่งมีลักษณะปรากฏเป็นแสงจางๆ คล้ายแท่งกรวยที่ยาวไปตามบริเวณระนาบวงโคจรของโลก (Ecliptic plane) ซึ่งจะปรากฏอยู่บนท้องฟ้าไม่นานนัก ทางขอบฟ้าด้านตะวันตก (หลังดวงอาทิตย์ตก) หรือขอบฟ้าด้านตะวันออก (ก่อนดวงอาทิตย์) หากท้องฟ้ามืดสนิท ไม่มีแสงรบกวน (เช่น แสงจากในเมือง)
 
[Credit ภาพ: ESO/Yuri Beletsky]
 


รูปที่ 40 กราฟระหว่างความสว่าง (Brightness) ของแสงจักรราศี (แกนตั้ง) ในแต่ละค่ามุม Ecliptic Latitude (มุมที่วัดจากระนาบวงโคจรของโลกขึ้นไปทางเหนือ (ค่าเป็นบวก) หรือลงมาทางใต้ (ค่าเป็นลบ) โดยมีจุดยอดของมุมอยู่ที่ดวงอาทิตย์ เช่น ถ้ามุมนี้มีค่า -90 องศา = ขั้วใต้ของระนาบวงโคจรโลก, หรือถ้ามุมนี้มีค่า 0 องศา = อยู่บนระนาบวงโคจรของโลกพอดี) โดยแต่ละกราฟมีรายละเอียด ดังนี้
 
เส้นประ: ผลที่ได้จากการสังเกตการณ์ของจริง

เส้นต่อเนื่อง: ผลที่ได้จากการเขียนโปรแกรมจำลองเมฆจักรราศีในคอมพิวเตอร์

- เส้นต่อเนื่องในกราฟด้านบน: ผลจากโปรแกรมจำลองฯ หากฝุ่นในเมฆจักรราศีมาจากดาวเคราะห์น้อยและดาวหางที่มาจากเมฆออร์ต

- เส้นต่อเนื่องในกราฟด้านล่าง: ผลจากโปรแกรมจำลองฯ หากฝุ่นในเมฆจักรราศีมาจากดาวหางคาบสั้นและดาวหางที่มาจากเมฆออร์ต

ซึ่งจะเห็นได้ว่ากราฟด้านล่างแสดงการซ้อนทับกันสนิทระหว่างเส้นประกับเส้นต่อเนื่องมากกว่ากราฟด้านบน บ่งชี้ว่า ฝุ่นในเมฆจักรราศีมาจากดาวหางเป็นส่วนใหญ่ มาจากดาวเคราะห์น้อยในสัดส่วนที่น้อยมาก
 
[Credit ภาพ: David Nesvorný]
 
 
 
 
          อีกหนึ่งแนวคิดที่เป็นไปได้เกี่ยวกับดาวหางส่วนเกินจากที่รู้จักดังกล่าวนี้ คือ ดาวหางหลายดวงได้ยุติปฏิกิริยาต่างๆ กลายเป็น "ดาวหางสงบตัว" (Inactive comets) เนื่องจากสาเหตุหรือสมมติฐาน ดังนี้
 
- ดาวหางเหล่านี้สูญเสียสารประกอบระเหยง่ายไปเกือบหมดแล้ว -> "ดาวหางสงบตัวถาวร" (Extinct comets)
 
- อาจเป็นเพราะวัสดุพวกสารประกอบอินทรีย์ที่มีสีคล้ำ เกิดการทับถมสะสมตัวเป็นชั้นหนาเหนือพื้นผิวนิวเคลียสดาวหาง ชั้นที่ปกคลุมรอบนิวเคลียสนี้จะส่งผลให้แสงและพลังงานจากดวงอาทิตย์ส่องลงไปยังนิวเคลียสได้น้อยลง การระเหิดที่พื้นผิวนิวเคลียสจึงลดลงจนหมดตามไปด้วย -> "ดาวหางสงบตัวชั่วคราว" (Dormant comets)
 
          ซึ่งประสิทธิภาพการสะท้อนแสงที่ต่ำมากของพื้นผิวดาวหางที่สงบตัว ทำให้ดาวหางเหล่านี้ดูคล้ายกับสะเก็ดดาว (Meteoroid) และด้วยปัจจัยเหล่านี้ ทำให้นักดาราศาสตร์คาดว่ามีกลุ่มของดาวหางสงบตัวเหล่านี้เป็นจำนวนมาก ที่เคลื่อนที่เร็ว มีขนาดที่หลากหลาย ซึ่งริบหรี่เกินไปที่กล้องโทรทรรศน์ในโครงการสำรวจวัตถุใกล้โลก (Near-Earth Objects: NEOs) จะตรวจพบได้
 
 
 
          จำนวนของวัตถุริบหรี่มากกลุ่มนี้อาจขึ้นกับปริมาณของนิวเคลียสดาวหางที่ไม่มีปฏิกิริยาแล้ว (เนื่องจากแนวคิด 2 อย่างที่ได้กล่าวไป) รวมถึงวัตถุที่แต่เดิมหลังจากค้นพบไม่นาน ถูกจัดประเภทให้เป็นดาวเคราะห์น้อย แต่ภายหลังพบว่ามีการประทุและปฏิกิริยาแบบที่เกิดขึ้นกับดาวหาง
 
 
 
          การแบ่งแยกประเภทวัตถุระหว่างดาวเคราะห์น้อยที่เป็นหิน กับดาวหางที่เป็นน้ำแข็ง ที่มีมาแต่เดิมนั้นเริ่มทำได้ยากขึ้น ตั้งแต่ช่วงคริสตทศวรรษ 1970 เมื่อนักดาราศาสตร์พบว่าพื้นผิวนิวเคลียสของดาวหางหลายดวง (รวมทั้งดาวหางฮัลเลย์) มีสีคล้ำมาก ในระดับที่ใกล้เคียงกับพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยประเภท C (C-Type asteroids บางทีก็เรียกว่า Carbonaceous asteroids เป็นประเภทดาวเคราะห์น้อยที่มีมากที่สุด มีธาตุคาร์บอนอยู่มาก พื้นผิวมีสีออกคล้ำ)
 
 
 
รูปที่ 41 ภาพถ่ายดาวเคราะห์น้อย Mathilde ที่ยานอวกาศ NEAR Shoemaker ถ่ายภาพมาเมื่อปลายเดือนมิถุนายน ค.ศ.1997 ซึ่งดาวเคราะห์น้อยดวงนี้เป็นหนึ่งในดาวเคราะห์น้อยประเภท C
 
[Credit ภาพ: NASA]
 
 
 
          ซึ่งหากชั้นโคมาและหางของดาวหางจางไปแล้ว (เช่น ในขณะที่ดาวหางอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์) จะแบ่งแยกระหว่างนิวเคลียสดาวหางเหล่านี้ กับดาวเคราะห์น้อยได้ยากมาก โดยเฉพาะกรณีดาวหางที่มีรูปแบบวงโคจรคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์น้อย
 
 
 
          ตัวอย่างที่ชัดเจนถึงความยากในการแบ่งประเภทระหว่างนิวเคลียสดาวหางที่สงบตัว กับดาวเคราะห์น้อย คือ ดาวเคราะห์น้อย 4015 ซึ่งถูกค้นพ