สมาคมดาราศาสตร์ไทย

ดาวเคราะห์น้อยริวงุอาจไม่ใช่ดาวเคราะห์น้อย แต่เป็นซากดาวหาง

ดาวเคราะห์น้อยริวงุอาจไม่ใช่ดาวเคราะห์น้อย แต่เป็นซากดาวหาง

28 เม.ย. 2565
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เมื่อปี 2557 ยานฮะยะบุซะ ขององค์การอวกาศญี่ปุ่นหรือแจ็กซา ได้ออกเดินทางจากโลกไปโดยมีเป้าหมายคือดาวเคราะห์น้อยริวงุ ยานได้ไปถึงเป้าหมายในเดือนมิถุนายน 2561 และได้ศึกษาดาวเคราะห์น้อยดวงนี้อย่างใกล้ชิดเป็นเวลากว่าปี ยานได้ปล่อยยานลูกลงไปสำรวจบนพื้นผิวถึงสี่ลำ หลังจากนั้นก็เดินทางกลับมาในปี 2563 พร้อมกับตัวอย่างเนื้อดาวเคราะห์น้อยเพื่อกลับมาวิเคราะห์บนโลก

ดาวเคราะห์น้อยริวงุ (162173 Ryugu) 


นักดาราศาสตร์ได้พบความลับเกี่ยวกับดาวเคราะห์น้อยดวงนี้มากมาย แต่สิ่งที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับริวงุก็คือ การที่พบว่า ริวงุอาจไม่ใช่ดาวเคราะห์น้อยตั้งแต่กำเนิด

ริวงุมีโครงสร้างแบบกองหิน (rubble pile) หมายความว่าประกอบด้วยก้อนหินขนาดเล็กจำนวนมากมาเกาะกันอย่างหลวม ๆ แทนที่จะเป็นก้อนหินตัน มีรูปทรงแบบลูกข่างซึ่งเป็นผลจากการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว

ทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปอธิบายว่าริวงุเกิดขึ้นมาจากวัตถุขนาดใหญ่ชนกันจนแตกกระจาย ต่อมาเศษดาวที่กระจายออกไปบางส่วนนั้นกลับมาเกาะกันเป็นดวงอีกครั้งหนึ่ง 

ภาพพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยริวงุ ถ่ายจากกล้องของยานฮะยะบุซะ จากระยะ 64 เมตร เมื่อวันที่ 21 กันยายน 2561 เป็นภาพที่มีความละเอียดสูงที่สุดที่เคยถ่ายได้บนดาวเคราะห์น้อยดวงนี้ (จาก JAXA)


นับจากที่ริวงุถูกค้นพบในปี 2542 นักดาราศาสตร์ก็รู้จักวัตถุดวงนี้ในฐานะของดาวเคราะห์น้อยมาตลอด แต่ยานฮะยะบุซะ พบสิ่งหนึ่งที่ขัดกับความเป็นดาวเคราะห์น้อย วัตถุดวงนี้มีสารอินทรีย์เป็นส่วนประกอบอยู่มาก 

รศ. ฮิโตะชิ มิอุระ จากมหาวิทยาลัยนาโงะยะซิตี้ อธิบายว่า หากริวงุเกิดจากเศษวัสดุจากการชนที่รุนแรงมาเกาะกันเป็นก้อนจริง ก็ไม่ควรจะมีสารอินทรีย์มากขนาดนี้ จึงมีแนวคิดว่า บางทีริวงุอาจเคยเป็นดาวหางมาก่อน 

ดาวหางมีถิ่นกำเนิดที่หนาวเย็นเพราะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก จึงประกอบด้วยหินและสสารที่สลายตัวได้ง่ายเป็นจำนวนมาก สสารที่สลายตัวได้ง่ายในที่นี้อาจเป็นน้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง แอมโมเนีย มีเทน และคาร์บอนมอนอกไซด์ เมื่อดาวหางเข้ามายังระบบสุริยะชั้นใน ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะทำให้สสารเหล่านี้ระเหิดออกไป

หลังจากโคจรผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์หลายครั้งเข้า สสารสลายตัวง่ายก็จะหมดไป เหลือเพียงส่วนที่เป็นหินดูเหมือนดาวเคราะห์น้อย

ภาพแสดงลำดับขั้นตอนของการเปลี่ยนสภาพจากดาวหางเป็นดาวเคราะห์น้อย (a) นิวเคลียสของดาวหางที่มีหินและน้ำแข็งปะปนกัน (b) เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ น้ำแข็งส่วนนอกได้ระเหิดออกไป (c) เศษหินที่สะสมอยู่บนพื้นผิวกองทับถมกันและมีโพรงอยู่ทั่วไป (d) หลังจากสารสลายตัวง่ายได้ระเหิดออกไปจนหมด ก็จะเหลือเพียงกองหินที่เกาะกันอยู่หลวม ๆ กลายเป็นดาวเคราะห์น้อย (จาก Miura et al. 2022)


สมมุติฐานซากดาวหางอาจอธิบายได้ว่าเหตุใดริวงุจึงมีสารอินทรีย์อยู่มาก สารอินทรีย์ที่พบมีทั้งคาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ เมทานอล คาร์บอนีลซัลไฟด์ ฟอร์มัลดีไฮด์ กรดฟอร์มิก มีเทน และไซยาเนต นักดาราศาสตร์เชื่อว่าสสารเหล่านี้มีต้นกำเนิดอยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์มาก ไม่น่าจะมีในดาวเคราะห์น้อยซึ่งมีแหล่งกำเนิดอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์

อีกหลักฐานหนึ่งที่สนับสนุนสมมุติฐานนี้คือ การที่ริวงุหมุนรอบตัวเองเร็วมาก ซึ่งอธิบายได้ว่า เมื่อน้ำแข็งในนิวเคลียสระเหิดออกไป นิวเคลียสก็จะเสียมวลไปทีละน้อยพร้อมกับหดเล็กลง ซึ่งทำให้หมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นตามหลักการสงวนโมเมนตัม 

ดาวเคราะห์น้อยริวงุมีรูปทรงคล้ายลูกข่าง ซึ่งเกิดจากการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว   (จาก ISAS/JAXA)

คณะของมิอุระได้สร้างแบบจำลองขึ้นมาหลายแบบเพื่อพิสูจน์ว่าต้องใช้เวลาเท่าใดที่จะทำให้ริวงุเสียสารอินทรีย์ไปจนหมด จนสภาพเปลี่ยนจากดาวหางกลายเป็นดาวเคราะห์น้อย พร้อมกับคำนวณหาอัตราหมุนรอบตัวเองที่เร็วขึ้นจนมีรูปร่างเป็นดังเช่นปัจจุบันได้ ผลที่ออกมาแสดงว่า เมื่อแรกเริ่มริวงุจะเป็นดาวหางอยู่ได้ราว 10,000 ปี ก่อนที่จะหมดเชื้อไปกลายเป็นดาวเคราะห์น้อย 

ไม่เพียงแต่ริวงุเท่านั้นที่อาจจะเป็นซากดาวหาง ดาวเคราะห์น้อยที่มีโครงสร้างแบบกองหินก็อาจเป็นซากดาวหางเหมือนกัน นักดาราศาสตร์เรียกวัตถุประเภทนี้ว่า วัตถุเปลี่ยนผ่านดาวหางเป็นดาวเคราะห์น้อย (Comet Asteroid Transition (CAT))

ดาวเคราะห์น้อยอีกดวงหนึ่งที่มีลักษณะคล้ายริวงุมากก็คือ ดาวเคราะห์น้อยเบนนู ซึ่งมียานโอซิริส-เร็กซ์ของนาซาไปสำรวจและเก็บตัวอย่าง ยานลำนี้จะกลับมาและนำตัวอย่างที่เก็บได้มายังโลกในปี 2566 การวิเคราะห์ตัวอย่างในห้องทดลองอาจเผยว่าเบนนูจะเป็นซากดาวหางแบบริวงุด้วยหรือไม่

ที่มา: