หมายเหตุจากผู้แปลและเรียบเรียง


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

- หนังสือเล่มดังกล่าวมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นตำราดาราศาสตร์พื้นฐานในระดับปริญญาตรี ดังนั้น จึงต้องอาศัยพื้นฐานทางฟิสิกส์และเคมีด้วย
 
 
 
เอนทรี่ที่แนะนำให้อ่านประกอบ

- Our Solar System 18: ดาวหาง
 
 
เอนทรี่ก่อนหน้านี้
 
 
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------
 
 
 

ดาวหางในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก (Main-belt comets)

 
 
          ดาวหางที่เรารู้จักกันส่วนใหญ่ เป็นวัตถุที่หลุดออกมาจากแถบเข็มขัด Kuiper หรือเมฆออร์ต เนื่องจากอันตรกิริยาทางแรงโน้มถ่วงกับดาวเคราะห์ก๊าซที่อยู่รอบนอกของระบบสุริยะ ซึ่งดาวหางมักมีวงโคจรผ่านวงโคจรของดาวเคราะห์ก๊าซเหล่านี้ด้วย
 
          แต่ก็มีดาวหางอีกส่วนหนึ่งที่แตกต่างออกไป อย่างเช่น ดาวหาง 2P/Encke ที่ใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบรอบเพียง 3.3 ปี นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าดาวหางดวงนี้มีต้นกำเนิดจากแถบเข็มขัด Kuiper และพบว่าวงโคจรของดาวหางดวงนี้มีความเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา เพราะมีการรบกวนการโคจรในระยะเวลาที่ยาวนาน (Perturbation) เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ชั้นใน  และกระบวนการปลดปล่อยก๊าซ (Outgassing)
 
 

          ขณะที่แหล่งของดาวหางมักจะอยู่เลยวงโคจรดาวเนปจูนออกไป แต่น้ำแข็ง (water ice) ก็สามารถมีสถานะเป็นของแข็งได้ในบริเวณที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าแถบเข็มขัด Kuiper เช่น แถบวงโคจรของดาวพฤหัสบดี  เนื่องจากอุณหภูมิในห้วงอวกาศบริเวณดังกล่าวต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง

          จากประเด็นนี้ทำให้นักดาราศาสตร์คาดว่าอาจมีดาวหางที่สงบตัวชั่วคราว (Dormant comet) โคจรอยู่ในบริเวณนี้ก็ได้ (ตัวอย่างเช่น ในกลุ่มดาวเคราะห์น้อย Hilda หรือกลุ่มดาวเคราะห์น้อย Trojans บริเวณวงโคจรดาวพฤหัสบดี ซึ่งแต่ละกลุ่มอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 4 AU และ 5 AU ตามลำดับ)



           และจากประเด็นเรื่องความคล้ายกันของลักษณะภายนอก ระหว่างดาวหางสงบตัวกับดาวเคราะห์น้อยที่กล่าวไปแล้ว ได้ช่วยสนับสนุนสมมติฐานเรื่องดาวหางที่มีวงโคจรอยู่ภายในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก จนกระทั่งนักดาราศาสตร์ได้ค้นพบว่ามีดาวหางหลายดวงที่โคจรอยู่ในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลักอยู่จริง

 

รูปที่ 46 แผนภาพแสดงวงโคจรของดาวหางในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก สามดวงแรกที่ถูกค้นพบ (วงโคจรสีแดง), ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด 5 ดวงแรก (วงโคจรสีดำ), กลุ่มตัวอย่างดาวเคราะห์น้อย 100 ดวงในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก (วงโคจรสีเหลือง) และวงโคจรของตัวอย่างดาวหางทั่วไป (ในที่นี้เป็นดาวหางฮัลเลย์ และ Tempel 1 - วงโคจรสีน้ำเงิน)

โดยจุดสีดำบนวงโคจรสีแดงและวงโคจรสีดำ แสดงตำแหน่งของวัตถุดังกล่าวในวันที่ 1 มีนาคม ค.ศ.2006

[Credit ภาพ: Pedro Lacerda/Univ. Hawaii & Univ. Coimbra, Portugal]




          วัตถุที่มีวงโคจรอยู่ภายในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก และแสดงปฏิกิริยาที่เกิดกับดาวหาง (เช่น ปลดปล่อยฝุ่นก๊าซออกมาจนเกิดชั้นโคมาและหาง) เท่าที่รู้จักในปัจจุบัน (ค.ศ.2013) มีอยู่ 7 ดวง โดยดวงแรกที่ค้นพบคือ ดาวเคราะห์น้อย 7968 Elst-Pizarro ซึ่งหลังจากดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ได้ปรากฏหางฝุ่น ก็ถูกจัดสถานะให้เป็นดาวหางด้วยในชื่อ 133P/Elst-Pizarro ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบวัตถุแบบเดียวกันนี้เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน



          วัตถุกลุ่มนี้ถูกจัดให้เป็นกลุ่มวัตถุประเภทใหม่ว่า “ดาวหางในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก” (Main belt comets: MBCs) ซึ่งปฏิกิริยาแบบดาวหาง (เช่น ก๊าซที่พุ่งออกมาเนื่องจากการระเหิดของสารประกอบระเหยง่าย) ที่เกิดขึ้นกับวัตถุบางดวงในกลุ่ม จะปรากฏชั่วขณะเพียงไม่กี่สัปดาห์หรือไม่กี่เดือน หรือวัตถุ MBCs บางดวง ก็อาจแสดงปฏิกิริยาแบบดาวหาง เนื่องจากโดนสะเก็ดดาวพุ่งชนจนกลุ่มฝุ่นที่อุดมไปคาร์บอน และอนุภาคน้ำแข็งถูกปลดปล่อยจากภายในดาว

 




รูปที่ 47 ภาพถ่ายดาวหาง 133P/Elst-Pizarro เมื่อวันที่ 7 กันยายน ค.ศ.2002 ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ ขนาดหน้ากล้อง 2.2 เมตร บนภูเขา Mauna Kea ลูกศรสีขาวในภาพชี้ไปยังนิวเคลียสของดาวหาง และหางของอนุภาคฝุ่น

การที่กล้องพยายามตามการเคลื่อนที่ของดาวหาง (เพื่อให้ภาพดาวหางนิ่ง) และกล้องโทรทรรศน์เปิดหน้ากล้องเพื่อถ่ายภาพเป็นระยะเวลาหนึ่ง ทำให้ดาวฤกษ์ฉากหลังปรากฏเป็นเส้นในภาพ

วัตถุนี้ถูกค้นพบว่ามีหางปรากฏครั้งแรก เมื่อต้นเดือนสิงหาคม ค.ศ.1996 โดย Eric W. Elst และ Guido Pizarro

[Credit ภาพ: Henry Hsieh & David Jewitt/Institute for Astronomy/University of Hawaii]




รูปที่ 48 ภาพถ่ายวัตถุ P/2010 A2 (LINEAR) จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ตั้งแต่วันที่ 29 มกราคม - 29 พฤษภาคม ค.ศ.2010

ชุดข้อมูลภาพนี้แสดงถึงการที่หางได้จางลงและมีขนาดเล็กลงอย่างต่อเนื่องเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งอาจเป็นเพราะระยะห่างจากโลกที่เพิ่มขึ้น แต่เมื่อปรับปรุงข้อมูลภาพเผื่อตัดผลกระทบจากการที่วัตถุอยู่ห่างจากโลกมากขึ้น ก็ยังพบว่าหางได้จางลงและมีขนาดเล็กลงอยู่ แสดงว่ากลุ่มอนุภาคฝุ่นในหางถูกปลดปล่อยออกมาเพียงครั้งเดียว ไม่ได้ปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่อง

นักดาราศาสตร์ได้ตรวจสอบลักษณะที่ปรากฏในภาพถ่ายชุดนี้ พบว่ากลุ่มฝุ่นเหล่านี้เริ่มถูกปล่อยออกมาในเดือนมีนาคม ค.ศ.2009 (ก่อนที่กล้องฮับเบิลจะถ่ายภาพแรกในชุดภาพนี้)

ในตอนแรกนั้น นักดาราศาสตร์ได้คาดว่าวัตถุนี้เป็นดาวหางในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก แต่ก็ตรวจไม่พบไอน้ำหรือก๊าซชนิดอื่นในหาง ทำให้เกิดข้อสงสัยว่าหางของวัตถุนี้เกิดจากการระเหิดของน้ำแข็งใต้เปลือกวัตถุหรือไม่

แต่ในเวลาต่อมา การวิเคราะห์ข้อมูลภาพจากกล้องฮับเบิล แสดงว่าหางของวัตถุนี้เกิดจากฝุ่นที่มีขนาดระดับมิลลิเมตร หรือเม็ดกรวดที่กระเด็นหลุดออกมา เนื่องจากการปะทะกันโดยตรงระหว่างดาวเคราะห์น้อย ก่อนที่อนุภาคในหางจะถูกความดันจากการแผ่รังสี (Radiation pressure) ของดวงอาทิตย์ผลักออกไป เหตุการณ์ที่เกิดหางของวัตถุนี้ นับเป็นการตรวจพบการชนกันระหว่างวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะเป็นครั้งแรก

[Credit ภาพ: NASA/ESA/David Jewitt]

 



รูปที่ 49 ภาพถ่ายดาวเคราะห์น้อย 596 Scheila จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เมื่อวันที่ 27 ธันวาคม ค.ศ.2010 (ภาพซ้าย) และ 4 มกราคม ค.ศ.2011 (ภาพขวา) โดยดาวเคราะห์น้อยอยู่ที่ตำแหน่ง N, กากบาทสว่างตรงดาวเคราะห์น้อยเกิดจากการแทรกสอด (Diffraction) ที่เกิดขึ้นกับกล้องโทรทรรศน์, A และ B แสดงตำแหน่งของกลุ่มอนุภาคฝุ่นที่มีขนาดในระดับไมครอน ที่ฟุ้งออกมาจาก Scheila ก่อนที่จะถูกความดันจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ผลักออกไป

ลูกศร AS ในภาพแสดงทิศทางที่ชี้ออกจากดวงอาทิตย์ ("Antisolar"), ลูกศร O แสดงทิศทางการโคจรของ Scheila ส่วน C แสดงหางจางๆที่อาจเกิดจากอนุภาคฝุ่นที่มีขนาดใหญ่กว่า

ซึ่งนักดาราศาสตร์ตรวจสอบสเปกตรัมของลักษณะคล้ายหางที่ฟุ้งออกมาจาก Scheila ก็ไม่พบก๊าซใดๆ แสดงว่าลักษณะดังกล่าวไม่ได้เกิดจากการระเหิด (แบบที่เกิดกับนิวเคลียสดาวหาง) และผลจากการวิเคราะห์ข้อมูลของนักดาราศาสตร์ในเวลาต่อมา แสดงให้เห็นว่าลักษณะคล้ายหางที่ฟุ้งจาก Scheila เกิดจากการที่วัตถุนี้ถูกดาวเคระาห์น้อยขนาดประมาณ 35 เมตรพุ่งชนด้วยอัตราเร็วราว 5 กิโลเมตร/วินาที

สาเหตุการเกิดหางของ P/2010 A2 (LINEAR) และ 596 Scheila ทำให้นักดาราศาสตร์ส่วนหนึ่งไม่นับว่าวัตถุทั้งสองเป็นดาวหางในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก

[Credit ภาพ: NASA/ESA/David Jewitt]




          จากการค้นพบดาวหางที่มีวงโคจรที่เสถียรอยู่ในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก ซึ่งวัตถุกลุ่มนี้กำเนิดขึ้นมาในแถบดาวเคราะห์น้อยนี้ และเป็นไปได้ว่าจะโคจรอยู่ในแถบนี้ต่อไปจนกระทั่งหมดอายุขัย ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องกลับมาพิจารณาแนวคิดเดิมที่ว่า “แหล่งที่มาของดาวหางมาจากแถบเข็มขัด Kuiper หรือเมฆออร์ตเท่านั้น” เสียใหม่



          การกำเนิดของดาวหางกลุ่ม MBCs ที่ต่างจากดาวหางส่วนใหญ่ ตรงที่เกิดในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า อาจส่งผลให้องค์ประกอบทางเคมีของดาวหางกลุ่มนี้แตกต่างไปจากดาวหางส่วนใหญ่ (ที่มาจากแถบเข็มขัด Kuiper หรือเมฆออร์ต) ตามมาด้วย นอกจากนี้แล้ว ในช่วงที่ระบบสุริยะยังมีอายุน้อย ดาวหางกลุ่มนี้อาจเป็นแหล่งที่มาส่วนใหญ่ของน้ำบนโลกได้เช่นกัน


          นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่า วัตถุเหล่านี้อาจมีชั้นฝุ่นบางๆปกคลุมไปทั่วพื้นผิวจนกระทั่งในปัจจุบัน ทำให้ความร้อนจากดวงอาทิตย์มาถึงพื้นผิวดาวได้น้อยลง อัตราการระเหิดของน้ำแข็งจนเกิดเป็นชั้นโคมาและหางจึงน้อยลงตาม (ลักษณะเดียวกันกับการเกิดดาวหางสงบตัวชั่วคราว) ส่งผลให้กลุ่มวัตถุประเภทนี้มีมานับพันล้านปี จนหลงเหลือมาถึงปัจจุบัน

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Comment

Comment:

Tweet