เล่มที่ 31
ระบบสุริยะ
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planets)
มี ๓ ดวง คือ พลูโต อีรีส และ ซีเรส
พลูโต (Pluto)
ความเป็นมา
นับจากค้นพบพลูโตใน พ.ศ. ๒๔๗๓ จนถึง พ.ศ. ๒๕๔๙ พลูโตถูกจัดเป็นเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ ๙ ในระบบสุริยะ มีระยะห่างจากดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ย ๕,๙๑๓ ล้านกิโลเมตร มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว ๒,๒๗๔ กิโลเมตร ซึ่งขนาดเล็ก ประมาณ ๒ ใน ๓ ของดวงจันทร์ของโลก พื้นผิวเป็นก้อนหินแข็ง ปกคลุมด้วยน้ำแข็ง และมีวงโคจรเอียงออกจากระนาบสุริยวิถีมาก จนผิดปกติ นักดาราศาสตร์พิจารณามานานว่า พลูโตมีลักษณะผิดแผกจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะ และไม่อยู่ในกลุ่มเดียวกับดาวเคราะห์ก๊าซขนาดใหญ่ ๔ ดวงที่อยู่ชั้นนอก
วงโคจรของพลูโตกว้างไกลมาก ต้องใช้เวลาถึง ๒๔๘ ปี จึงโคจรครบรอบดวงอาทิตย์ แต่เนื่องจากวงโคจรเป็นวงรีมาก และเอียงออกจากระนาบสุริยะวิถีมากด้วย จึงมีระยะหนึ่ง ซึ่งนานประมาณ ๒๐ ปี ที่พลูโตโคจรล้ำเข้ามาในเขตวงโคจร ของดาวเนปจูน ครั้งล่าสุดคือ ช่วง พ.ศ. ๒๕๒๒ - ๒๕๔๒ ในช่วงนั้น พลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูน หลังจากนั้น พลูโตเริ่มโคจรห่างออกไปจนอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด และจะโคจรกลับมาอยู่ในระยะที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูน รอบใหม่อีกครั้ง ใน พ.ศ. ๒๗๖๙
หลังจากค้นพบพลูโตและว่างเว้นมานานถึง ๖๒ ปี นับจาก พ.ศ. ๒๕๓๕ เป็นต้นมา มีการค้นพบสมาชิกขนาดเล็ก โคจรอยู่ในระยะไกลจากวงโคจรของดาวเนปจูนอีกมากมาย มีลักษณะ ขนาด และวิถีโคจรต่างๆ กัน จำนวนมากกว่า ๑,๐๐๐ ดวง จึงทำให้พลูโตกลายเป็นสมาชิกดวงหนึ่งท่ามกลางบรรดาสมาชิกขนาดเล็กดวงอื่นๆ อีกมากมาย ที่กระจัดกระจายอยู่ในเขตรอบนอก ของระบบสุริยะ วงโคจรของพลูโตรอบดวงอาทิตย์จึงไม่ชัดเจนอย่างวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ
พลูโตกับบริวาร
เมื่อ พ.ศ. ๒๕๒๑ นักดาราศาสตร์ค้นพบจากภาพถ่ายว่า พลูโตมีบริวารที่เรียกกันว่า คารอน (Charon) ขณะที่พลูโตมีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว ๒,๒๗๔ กิโลเมตร คารอน มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว ๑,๑๗๒ กิโลเมตร คารอนจึงมีขนาดใหญ่ ประมาณครึ่งหนึ่งของพลูโต อยู่ห่างจากพลูโต ๑๙,๖๔๐ กิโลเมตร ทั้งคู่ต่างโคจรรอบศูนย์กลางแห่งความโน้มถ่วงในอวกาศร่วมกัน ในตำแหน่งค่อนมาทางพลูโต ครบรอบในคาบ ๖ วัน ๙ ชั่วโมง โดยหันด้านเดียวเข้าหากันในลักษณะถูกตรึงกันอยู่ ผู้ที่สังเกตการณ์อยู่บนพลูโตจึงเห็นคารอนด้านเดิมเสมอ เหมือนกับที่เราเห็นดวงจันทร์ของโลกด้านเดิมอยู่ตลอดเวลาเช่นเดียวกัน
พลูโตกับคารอนจึงจัดเป็นสมาชิกที่อยู่กันเป็นคู่ (Binary System) ซึ่งในระยะหลัง นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์น้อย และสมาชิกขนาดเล็ก ที่โคจรอยู่ไกลที่เขตรอบนอกของระบบสุริยะ อยู่กันเป็นดวงคู่หลายคู่ จึงเป็นไปได้ว่า สมาชิกขนาดเล็กที่อยู่กันเป็นคู่ อาจมีอยู่ทั่วไปทั้งในระบบสุริยะของเรา และในระบบสุริยะอื่น
ปัจจุบันยังไม่มีการกำหนดสมาชิกในระบบสุริยะประเภท ดาวเคราะห์แคระคู่ และยับนับว่าคารอนเป็นบริวารของพลูโต ซึ่งต่อมา ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. ๒๕๔๘ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ถ่ายภาพพบบริวารดวงใหม่ขนาดเล็กของพลูโต ๒ ดวง คือ นิกซ์ (Nix) กับ ไฮดรา (Hydra) โคจรอยู่รอบนอกไกลจากพลูโตมาก
โครงสร้างและบรรยากาศของดาวพลูโต
นักดาราศาสตร์รู้จักดาวพลูโตน้อยมาก สันนิษฐานว่า ดาวพลูโตคงเป็นดาวเคราะห์ก้อนหินที่มีบรรยากาศเบาบาง ประกอบด้วย ไนโตรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และมีเทน เนื่องจากดาวพลูโตมีวงโคจรกว้างไกล จากดวงอาทิตย์มาก จึงเป็นไปได้ว่า ดาวพลูโตอาจมีบรรยากาศห่อหุ้มเฉพาะเมื่ออยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ แต่ขณะที่ดาวพลูโตเคลื่อนที่ห่างออกไป อุณหภูมิพื้นผิวลดต่ำลง จนถึงระดับ -๒๒๐ องศาเซลเซียส ก๊าซในบรรยากาศกลายสภาพเป็นหิมะปกคลุมพื้นผิวจนแทบไม่มีบรรยากาศห่อหุ้มเลย ดาวพลูโตจึงมีรูปแบบของบรรยากาศแปลกที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะ
อาณาเขตรอบนอกของระบบสุริยะ
ใน พ.ศ. ๒๔๙๔ เจอราร์ด พี. ไคเปอร์ นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์-อเมริกัน เสนอความคิดว่า เขตรอบนอกของระบบสุริยะ น่าจะมีวัตถุขนาดเล็กอยู่กันหนาแน่น เป็นแถบรูปวงแหวนคล้ายแถบดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ชั้นในระหว่างวงโคจร ของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี และเป็นไปได้ว่า พลูโต อาจเป็นสมาชิกดวงใหญ่สุดในแถบนั้นก็ได้ เรียกเขตวงแหวนรอบนอก ของระบบสุริยะ ตามความคิดของไคเปอร์ว่า แถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) คาดว่า แถบไคเปอร์ อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ประมาณ ๓๐ - ๑๐๐ หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ (๑ หน่วยดาราศาสตร์ เป็นระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ประมาณ ๑๕๐ ล้านกิโลเมตร)
ความคิดของไคเปอร์เริ่มเป็นจริง ใน พ.ศ. ๒๕๓๕ เมื่อนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ สังเกตวัตถุริบหรี่ ในแถบไคเปอร์ เห็นเป็นเพียงจุดริบหรี่ขนาดเล็ก ประมาณ ๑ ใน ๑๐ ของพลูโต ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา มีการค้นพบสมาชิกในแถบไคเปอร์ เพิ่มขึ้นเป็นลำดับ จนถึง พ.ศ. ๒๕๕๑ ค้นพบสมาชิกขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง ประมาณ ๕๐ - ๑,๒๐๐ กิโลเมตร จำนวนมากกว่า ๑,๐๐๐ ชิ้น คาดว่ามีสมาชิกขนาดเล็กจำนวนมากในอาณาเขตนี้ ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับวงแหวนของดาวเคราะห์น้อยชั้นในแล้ว แถบไคเปอร์จึงมีลักษณะคล้ายวงแหวนของดาวเคราะห์น้อยชั้นนอกของระบบสุริยะ ที่มีขนาดวงแหวนใหญ่กว่า มีสมาชิกหนาแน่นกว่าแถบดาวเคราะห์น้อยชั้นใน
ภาพวงโครจรของสมาชิกประเภทดาวเคราะห์น้อย ที่อยู่ไกลจากดาวเนปจูน ในเขตรอบนอกของระบบสุริยะ ซึ่งค้นพบสมาชิกลักษณะคล้ายดาวพลูโตมีจำนวนเพิ่มขึ้นหลายดวง
(ภาพอนุเคราะห์โดย NASA/สถาบันกล้องโทรทรรศน์อวกาศ สหรัฐอเมริกา)
การสำรวจค้นหาวัตถุที่ยิ่งอยู่ไกลออกไป พบสมาชิกลักษณะคล้ายกับพลูโตเพิ่มขึ้นเป็นลำดับ วิถีโคจรของสมาชิกเหล่านี้ มีความรีสูง และเอียงออกจากระนาบสุริยะวิถีมากน้อยต่างๆ กัน สมาชิกมีจำนวนมาก แผ่กระจายเป็นรูปจานแบนห่อหุ้มใจกลางระบบสุริยะไว้ เรียกสมาชิกเหล่านี้รวมกันเป็น วัตถุที่มีวงโคจรไกลจากดาวเนปจูน (Tran-Neptunian Objects - TNO) แม้ว่าขณะนี้ มีการจัดสมาชิกในกลุ่มดาวเคราะห์แคระจำนวน ๓ ดวง แต่ระยะหลัง นักดาราศาสตร์ค้นพบสมาชิกคล้ายกับพลูโต มีจำนวนเพิ่มขึ้นอีกมากมาย คาดว่าจะมีดาวเคราะห์แคระเพิ่มขึ้นในระยะต่อไป
โครงการอวกาศสำรวจดาวพลูโต
มนุษย์มีเวลาจำกัดที่จะศึกษาดาวพลูโต เพราะเมื่อพ้นจาก พ.ศ. ๒๕๖๓ ดาวพลูโตจะไม่อยู่ในแนวตรงกันกับโลก ทำให้ยานอวกาศต้องเดินทางไกลและนานกว่าที่ควร และเมื่อถึงตอนนั้น ดาวพลูโตก็อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ หลายพันล้านกิโลเมตร อุณหภูมิเยือกเย็นลงมาก ทำให้หิมะน้ำแข็งปกคลุมหนาทึบ จนยานอวกาศไม่สามารถสังเกตพื้นผิวดาวพลูโตได้ ปิดโอกาสที่มนุษย์จะศึกษาดาวพลูโตไปอีกนานกว่าสองร้อยปี ต้องรอให้บรรยากาศเริ่มดีขึ้น เมื่อดาวพลูโตโคจรเข้ามาหาดวงอาทิตย์รอบใหม่
สหรัฐอเมริกาจึงตัดสินใจที่จะศึกษาสภาพดาวพลูโตในช่วงสุดท้าย ก่อนที่มนุษย์ยุคนี้ จะไม่มีเวลาศึกษาดาวพลูโต โดยการส่งยานอวกาศออกจากโลก เมื่อวันที่ ๑๙ มกราคม พ.ศ. ๒๕๔๙ กำหนดเส้นทางให้ยานโคจรผ่านใกล้ดาวพฤหัสบดี เพื่ออาศัยแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี เพิ่มกำลังส่งยานอวกาศทะยานต่อไปจนถึงดาวพลูโตใน พ.ศ. ๒๕๕๘ หลังจากสำรวจดาวพลูโต และดาวบริวารแล้ว ยานจะเดินทางไปศึกษาวัตถุน้ำแข็งในแถบไคเปอร์ด้วย
โครงการสำรวจดาวพลูโต ดาวบริวาร และวัตถุน้ำแข็งรอบนอกของระบบสุริยะ จึงเปรียบเสมือน การขุดค้นทางโบราณคดี เพื่อศึกษาวัตถุโบราณของระบบสุริยะชั้นนอก รวมทั้งการหาข้อมูลประวัติศาสตร์มีค่า ที่แสดงถึงกำเนิดดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ยิ่งกว่านั้น นักดาราศาสตร์ยังค้นพบด้วยว่า ลักษณะที่ปรากฏรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นที่อยู่ใกล้ เช่น ดาววีกา ในกลุ่มดาวพิณ และดาวโฟมัลโอต ในกลุ่มดาวคนแบกหม้อน้ำก็มีธรรมชาติห่อหุ้มคล้ายเศษซากวัตถุน้ำแข็ง ในระบบสุริยะของเราเช่นกัน
อีรีส (Eris)
อีรีสถูกจัดให้อยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์แคระ ค้นพบใน พ.ศ. ๒๕๔๖ มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ ๒,๕๐๐ กิโลเมตร ซึ่งใหญ่กว่าพลูโตเล็กน้อย เมื่อแรกค้นพบ ถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์น้อย ชื่อ 2003 UB 313 ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ ๙๖.๗ หน่วยดาราศาสตร์หรือเป็น ๓ เท่าของพลูโต วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ๕๕๗ ปี วิถีโคจรมีความรีสูง และเอียงผิดปกติด้วยมุม ๔๕ องศา จากระนาบสุริยวิถี โคจรอยู่ในเขตรอบนอกของระบบสุริยะ หากไม่รวมดาวหางแล้ว อีรีสจะเป็นสมาชิกในระบบสุริยะที่อยู่ไกลที่สุด เท่าที่รู้จักกันในปัจจุบัน
อีรีสมีองค์ประกอบพื้นผิวคล้ายพลูโต และมีบริวาร ๑ ดวง ชื่อ ดิสโนเมีย (Dysnomia) ซึ่งโคจรรอบอีรีสในเวลา ๑๕.๗๗๔ วัน การค้นพบครั้งแรกกำหนดให้อีรีสเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ ๑๐ ถัดจากพลูโต แต่เนื่องจากมีการค้นพบสมาชิกลักษณะคล้ายกันอยู่ ในเขตรอบนอกของสุริยะอีกมากมาย ทำให้นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องทบทวนและจัดกลุ่มสมาชิกในระบบสุริยะกันใหม่ และจัดให้อีรีสอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์แคระในที่สุด
ซีเรส (Ceres)
ดาวเคราะห์แคระดวงเล็กที่สุดในจำนวน ๓ ดวง และเป็นดวงเดียวที่โคจรอยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อยชั้นใน ที่อยู่ระหว่างวงโคจร ของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี ต่างจากดาวเคราะห์แคระอีก ๒ ดวง คือ พลูโต และ อีรีส ซึ่งโคจรอยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อย รอบนอกของระบบสุริยะ
นักดาราศาสตร์ค้นพบซีเรส เมื่อวันที่ ๑ มกราคม พ.ศ. ๒๓๔๔ มีเส้นผ่าศูนย์กลาง ๙๕๐ กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดเล็ก เกินกว่าจะเป็นดาวเคราะห์ได้ ต่อมามีการค้นพบวัตถุขนาดเล็กคล้ายกันอีกมากมาย จึงเรียกวัตถุเหล่านี้ว่า ดาวเคราะห์น้อย ซีเรสจึงเป็นดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่สุดในแถบดาวเคราะห์น้อยชั้นใน มีรูปร่างทรงกลม ซึ่งแตกต่างจากดาวเคราะห์น้อยดวงอื่นๆ ซึ่งมีขนาดเล็กและรูปร่างไม่เป็นทรงกลมปกติ จึงเป็นข้อแตกต่างที่ทำให้ซีเรสถูกจัดอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์แคระ
ซีเรสโคจรรอบดวงอาทิตย์ในเวลา ๔.๖ ปี วงโคจรเอียงจากระนาบสุริยวิถี ๑๐.๖ องศา ใจกลางซีเรสเป็นก้อนหินสีดำคล้ำ ห่อหุ้มด้วยเปลือกน้ำแข็ง สันนิษฐานว่า มีบรรยากาศเบาบางและอาจมีทะเลเหลว ซีเรสจึงกลายเป็นเปาหมายของการสำรวจค้นหาน้ำ และสิ่งมีชีวิตนอกโลกดวงหนึ่ง
ด้วยเหตุนี้ เมื่อวันที่ ๒๗ กันยายน พ.ศ. ๒๕๕๐ องค์การนาซาจึงส่งยานอวกาศดอว์น (Dawn) เดินทางไปสำรวจสมาชิกที่อยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อย ๒ ดวง กำหนดถึงดาวเคราะห์น้อย ๔ เวสตา (4 Vesta) ใน พ.ศ. ๒๕๕๔ และเดินทางไปสำรวจดาวเคราะห์แคระซีเรส ใน พ.ศ. ๒๕๕๘ ต่อไป
สมาพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ (International Astronomical Union - IAU) ประกาศแบ่งสมาชิกในระบบสุริยะเป็น ๓ กลุ่ม และกำหนดนิยามสมาชิกแต่ละกลุ่มดังนี้
๑. ดาวเคราะห์ คือ วัตถุท้องฟ้าที่
๑.๑ ต้องโคจรรอบดวงอาทิตย์
๑.๒ มีมวลมากพอจนเกิดแรงโน้มถ่วงรักษารูปทรงค่อนข้างกลมอย่างเสถียร
๑.๓ มีวงโคจรชัดเจน ไม่สับสนกับสมาชิกที่อยู่ใกล้
๒. ดาวเคราะห์แคระ คือ วัตถุท้องฟ้าที่
๑.๑ ต้องโคจรรอบดวงอาทิตย์
๑.๒ มีมวลมากพอจนเกิดแรงโน้มถ่วงรักษารูปทรงค่อนข้งกลมอย่างเสถียร
๑.๓ มีวงโคจรไม่ชัดเจน สับสนกับสมาชิกที่อยู่ใกล้
๑.๔ ไม่เป็นดาวบริวาร
๓. วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ คือ สมาชิกอื่นใดที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ นอกเหนือจากดาวเคราะห์และดาวเคราะห์แคระ
หัวข้อก่อนหน้า
