พบแล้ว ดาวเคราะห์ดวงที่เก้า?

21 ม.ค. 2559 รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
มันมีมวลมากกว่าโลก 10 เท่า อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูน 20 เท่า และโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบรอบทุก 10,000-20,000 ปี

เปล่าเลย นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้ถ่ายภาพของดาวเคราะห์ดวงนี้ได้ แต่แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สร้างขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์บ่งชี้ว่ามันน่ามีอยู่จริง 

งานวิจัยนี้เป็นของ คอนสแตนติน บาทีจิน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย และ ไมค์ บราวน์

แม้จะยังไม่ถูกค้นพบโดยตรง แต่นักดาราศาสตร์ก็เรียกวัตถุต้องสงสัยนี้ว่า "ดาวเคราะห์หมายเลขเก้า" แล้ว

บราวน์ชี้ว่า ดาวเคราะห์หมายเลขเก้านี้มีมวลมากกว่าดาวพลูโตถึง 5,000 เท่า จึงไม่ต้องสงสัยว่าจะเรียกว่าดาวเคราะห์ได้หรือไม่ บริเวณแวดล้อมที่ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลทางแรงโน้มถ่วงจากวัตถุดวงนี้กว้างใหญ่มากกว่าของดาวเคราะห์ดวงใดในระบบสุริยะ

เส้นทางของการค้นพบครั้งนี้ไม่ธรรมดา ย้อนหลังไปเมื่อปี 2557 ได้มีรายงานวิจัยฉบับหนึ่งที่เขียนโดย ชาด ทรูจิลโล และ สก็อตต์ เชปเพิร์ด รายงานฉบับนี้ได้ตั้งข้อสังเกตว่า วัตถุในแถบไคเปอร์ 13 ดวงมีการโคจรที่ดูเหมือนกับถูกรบกวนจากวัตถุที่ยังไม่เห็นซึ่งอาจจะเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็ก แต่บราวน์คิดว่าไม่น่าจะเป็นดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตามความเห็นของบราวน์ในครั้งนั้นกลับถูกเมินเฉย

ต่อมาบราวน์ได้นำเรื่องค้างคาใจนี้ไปหารือกับบาทีจิน แล้วทั้งสองก็เริ่มวิจัยเรื่องนี้ร่วมกัน การทำงานของสองคนนี้ไม่ได้เป็นไปอย่างราบรื่น บราวน์เป็นนักสำรวจท้องฟ้า แต่บาทีจินเป็นนักทฤษฎี มุมมองและทัศนะของทั้งสองจึงต่างกันโดยสิ้นเชิง ในขณะที่บราวน์เฝ้ามองและติดตามจุดแสงทุกจุดที่พบ ส่วนบาทีจินมองไปที่พลวัตของวัตถุ ความแตกต่างอย่างสุดขั้วนี้ทำให้บรรยากาศในการร่วมงานของทั้งสองเต็มไปด้วยการโต้แย้งและทุ่มเถียงอย่างเผ็ดร้อน

"ผมเชื่อว่าหากไม่มีการโต้แย้งกันเช่นนี้ การค้นพบครั้งสำคัญนี้ก็คงไม่เกิดขึ้น" บราวน์กล่าว "มันน่าจะเป็นประสบการณ์การทำงานในด้านระบบสุริยะที่สนุกที่สุดที่ผมเคยประสบ" 

บาทีจินและบราวน์สังเกตว่า วัตถุหกดวงในจำนวนที่กล่าวถึงในรายงานของทรูจิลโลและเชปเพิร์ดมีวงโคจรที่ผิดสังเกตในแบบที่สอดคล้องกันอย่างเหลือเชื่อ กล่าวคือทั้งหกดวงมีจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดชี้ไปในทางเดียวกันจนแทบจะเป็นจุดเดียวกัน บราวน์อธิบายว่า โอกาสที่วัตถุหกดวงที่มีอัตราโคจรต่างกันบังเอิญมามีจุดไกลสุดชี้ไปในทางเดียวกันอย่างนี้มีเพียงหนึ่งในร้อยเท่านั้น ยิ่งกว่านั้นระนาบวงโคจรของวัตถุทั้งหกดวงนี้ยังเอียงไปในทิศทางเดียวกัน นั่นคือเอียงลงจากระนาบวงโคจรของดาวเคราะห์ทั้งแปดลงไปทางใต้ประมาณ 30 องศา ซึ่งโอกาสที่จะเกิดความบังเอิญเช่นนี้มีเพียง 0.007 เปอร์เซ็นต์ 

"นั่นทำให้เราเชื่อว่าต้องมีบางสิ่งบางอย่างมาแต่งวงโคจรของวัตถุทั้งหกให้เป็นแบบนี้" บราวน์อธิบาย

สมมุติฐานแรกที่บราวน์และบาทีจินตั้งขึ้นคือ อาจมีวัตถุไคเปอร์จำนวนมากส่งแรงดึงดูดรบกวน แต่สมมุติฐานนี้ตกไปอย่างรวดเร็วหลังจากที่การคำนวณพบว่าจะต้องมีวัตถุไคเปอร์ที่มีมวลรวมมากกว่าที่มีอยู่ในปัจจุบันถึง 100 เท่าจึงจะทำให้เกิดผลเช่นนั้นได้ 

ทั้งสองจึงไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากตั้งสมมุติฐานว่ามีดาวเคราะห์ที่ยังมองไม่เห็นส่งแรงดึงดูดรบกวน แบบจำลองที่สร้างขึ้นมาในช่วงแรกให้ผลใกล้เคียงกับที่สำรวจพบ แต่ก็ยังให้ความรีของวงโคจรไม่เท่ากับค่าที่ได้จากการสำรวจ

นักดาราศาสตร์ทั้งสองนี้จึงได้สร้างแบบจำลองอีกครั้งโดยให้วัตถุต้องสงสัยคือดาวเคราะห์ที่มีมวลมากและโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยมีจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ตรงข้ามกับดาวเคราะห์ดวงอื่นทั้งหมด ผลที่ได้คือ วงโคจรของวัตถุไคเปอร์ที่เลือกมาเป็นโจทย์ในการวิจัยที่ได้จากแบบจำลองตรงกับที่ได้จากการสำรวจพอดิบพอดี

"ดาวเคราะห์หมายเลขเก้านี้แม้จะมีวงโคจรที่แปลกประหลาดแต่ก็เป็นไปได้และยังคงเสถียรภาพเป็นเวลานานได้เนื่องจากมีคาบโคจรที่พ้องเป็นสัดส่วนกับดาวเคราะห์ดวงอื่น" บาทีจินอธิบาย 

นอกจากวงโคจรที่แปลกประหลาดของดาวเคราะห์หมายเลขเก้าจะอธิบายการโคจรของวัตถุไคเปอร์บางดวงได้แล้ว ยังอธิบายวงโคจรที่พิสดารของวัตถุอีกสองดวงได้อีกด้วย 

ในปี 2546 บราวน์ได้ค้นพบ ดาวเซดนา ดาวเซดนามีวงโคจรไม่เหมือนวัตถุไคเปอร์ทั่วไป ในขณะที่วัตถุไคเปอร์ทั่วไปมีวงโคจรที่แสดงว่าเคยถูกดาวเนปจูนเหวี่ยงให้หลุดออกไปนอกเขตดาวเคราะห์แล้ววกกลับเข้ามาใกล้ดาวเนปจูนอีกครั้ง แต่ดาวเซดนาไม่เข้าใกล้ดาวเนปจูนเลย วัตถุอีกดวงหนึ่งคือ 2012 วีพี 113 (2012 VP113) ค้นพบโดยทรูจิลโลและเชปเพิร์ดในปี 2557 ก็มีวงโคจรแบบเดียวกับเซดนา 

บาทีจินและบราวน์พบว่าแบบจำลองการโคจรที่เขาสร้างขึ้นนี้อธิบายที่มาของวงโคจรของวัตถุสองดวงนี้ได้ แรงดึงดูดของดาวเคราะห์หมายเลขเก้าจะค่อย ๆ ดึงวัตถุไคเปอร์จำนวนหนึ่งให้หลุดออกจากพันธนาการของดาวเนปจูนออกมาจนมีวงโคจรแบบเซดนาและ 2012 วีพี 113 ได้

ไม่เพียงเท่านั้น แบบจำลองใหม่นี้ยังให้ความเป็นไปได้ที่จะมีวัตถุไคเปอร์บางดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยมีระนาบตั้งฉากกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ซึ่งวัตถุที่โคจรในลักษณะดังกล่าวก็มีการค้นพบแล้วถึงสี่ดวง ซ้ำยังมีตำแหน่งตรงตามที่แบบจำลองให้ไว้ด้วย

“การพบว่าแบบจำลองอธิบายการโคจรของเซดนาได้ด้วย ก็ว่าเป็นการค้นพบที่สุดยอดแล้ว เหมือนยิงปืนนัดเดียวได้นกสองตัว แต่พอพบว่ามันยังพยากรณ์ได้ว่ามีวัตถุโคจรในระนาบตั้งฉากได้อย่างถูกต้องด้วยแล้ว มันเหมือนกับยิงปืนนัดเดียวได้นกสามตัวเลยทีเดียว” บาทีจินเปรียบเปรย
"แม้ในตอนแรกเราสงสัยมากว่ามันจะมีอยู่จริงหรือไม่ แต่ก็พบว่ายิ่งสืบหลักฐานก็ยิ่งเด่นชัดว่ามันมีอยู่จริง" 

บาทีจินและบราวน์ยังคงวิจัยในเรื่องนี้ต่อไปโดยปรับปรุงแบบจำลองให้ดียิ่งขึ้น และศึกษาว่าวงโคจรของดาวเคราะห์หมายเลขเก้านี้มีอิทธิพลต่อวัตถุในระบบสุริยะรอบนอกอย่างไร ในขณะเดียวกัน ไมค์ บราวน์ ก็ร่วมมือกับคณะนักสำรวจคนอื่นเริ่มค้นหาดาวเคราะห์หมายเลขเก้าบนท้องฟ้าแล้ว โดยกวาดหาตามแนววงโคจรที่ได้จากแบบจำลอง บราวน์อธิบายว่า หากดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ใกล้จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในวงโคจร ก็น่าจะเคยถูกถ่ายภาพได้แล้วจากการสำรวจก่อนหน้านี้ แต่ถ้าหากมันอยู่บริเวณจุดไกลสุดในวงโคจร ก็จำเป็นต้องใช้กล้องระดับยักษ์จึงจะมองเห็นได้ เช่นกล้อง 10 เมตรของหอดูดาวดับเบิลยูเอ็มเค็ก และกล้องซุบะรุ 

ที่มา:

ข่าวที่คล้ายกัน: