สมาคมดาราศาสตร์ไทย

วัตถุไคเปอร์คู่

วัตถุไคเปอร์คู่

6 ธ.ค. 2547
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
วัตถุบนท้องฟ้าไม่ว่าจะเป็นดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์น้อย หรือดาราจักรที่มีอยู่มากมาย หากสำรวจให้ละเอียดลึกซึ้งแล้ว จะพบว่ามีจำนวนมากที่มิได้อยู่อย่างโดดเดี่ยว หากแต่อยู่เป็นคู่ บางครั้งอยู่กันเป็นกลุ่มสามสหาย สี่สหาย หรือบางครั้งก็เกาะกันเป็นกระจุก แต่ที่พบมากที่สุดก็คืออยู่เป็นคู่ เช่นดาวคู่ ดาวคู่เป็นดาวฤกษ์สองดวงที่อยู่คู่กันจริง ๆ ในอวกาศ ความจริงดาวแต่ละดวงที่เราเห็นบนท้องฟ้านั้นส่วนใหญ่เป็นดาวคู่ แต่เนื่องจากอยู่ไกลมากจึงมองเห็นเหมือนดาวดวงเดียว นอกจากดาวครู่แล้วก็ยังมีดาวเคราะห์น้อยคู่ ซึ่งพบมาแล้วหลายดวง

ในจำนวนดาวเคราะห์น้อยคู่ก็ยังมีคู่หลายแบบ บางคู่อยู่ห่างกัน บางคู่อยู่ใกล้กัน บางคู่อยู่ชิดกันมากจนผิวสัมผัสกัน เรียกว่าคู่สัมผัส ดาวเคราะห์น้อยคู่แบบคู่สัมผัสจะมีรูปร่างแปลกสะดุดตา เพราะจะมีรูปร่างเหมือนตุ้มน้ำหนักหรือบางทีก็ดูเหมือนถั่วลิสงสองข้อ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์น้อยคู่แบบคู่สัมผัสจริง ๆ มาแล้ว นั่นคือ ดาวเคราะห์น้อย 216 คลีโอพัตรา (216 Kleopatra) และดาวเคราะห์น้อย 627 เฮกเตอร์ (624 Hektor)

เมื่อไม่นานมานี้ สกอตต์ เอส. เชปเพิร์ด จากสถาบันคาร์เนกีวอชิงตัน และเดวิด ซี. จีวิตต์ จากมหาวิทยาลัยฮาวาย ได้ค้นพบวัตถุคู่อีกประเภทหนึ่ง นั่นคือ วัตถุไคเปอร์คู่ วัตถุไคเปอร์เป็นวัตถุจำพวกดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ที่มีวงโคจรส่วนใหญ่อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวเนปจูนและดาวพลูโต วัตถุดวงนี้คือ 2001 QG298 การค้นพบครั้งนี้ไม่ได้เกิดจากการถ่ายภาพโดยตรง ปัจจุบันยังไม่สามารถถ่ายภาพของวัตถุดวงนี้ให้ปรากฏเป็นดวงได้เนื่องจากอยู่ไกลมาก แต่นักวิทยาศาสตร์ทราบรูปร่างคร่าว ๆ ของมันจากการวิเคราะห์ความสว่างและสเปกตรัม

จากการสังเกตความสว่างในระหว่างปี 2545 ถึง 2546 ด้วยกล้อง 2.2 เมตรของมหาวิทยาลัยฮาวายและกล้องเคก ขนาด 10 เมตรในฮาวาย พบว่า ความสว่างของวัตถุดวงนี้เปลี่ยนแปลงไปถึง 1.14 อันดับทุก 6.89 ชั่วโมง

ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์รู้จักวัตถุในระบบสุริยะที่มีขนาดใหญ่กว่า 50 กิโลเมตรและมีความสว่างผันแปรมากกว่า อันดับเพียง ดวงเท่านั้น คือ ดาวเคราะห์น้อยคลีโอพัตรา ดาวเคราะห์น้อยเฮกเตอร์ และดวงจันทร์อียาเพตัสของดาวเสาร์

ในกรณีของดวงจันทร์อียาเพตัส ความสว่างที่ผันแปรเกิดจากดวงจันทร์ดวงนี้มีพื้นผิวด้านหนึ่งสีขาวส่วนอีกด้านหนึ่งดำมืด สาเหตุเชื่อว่าเกิดจากการที่ดวงจันทร์ดวงนี้มีคาบการหมุนพ้องกับคาบโคจรรอบดาวเสาร์พอดี แบบเดียวกับที่ดวงจันทร์หมุนรอบตัวเองพ้องกับการโคจรรอบโลก และอียาเพตัสก็โคจรอยู่ในดงของฝุ่นสีดำที่ปลิวมาจากดวงจันทร์ดวงอื่น พื้นผิวด้านที่หันไปทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่จึงที่ถูกปกคลุมด้วยฝุ่นสีดำ ส่วนด้านตรงข้ามไม่มีฝุ่นมาเกาะจึงยังคงเผยพื้นผิวสีขาวสว่างเอาไว้

ส่วนการแปรผันความสว่างของ 2001 QG298 จะต้องเกิดจากสาเหตุอื่น เนื่องจากในขณะที่ความสว่างเปลี่ยนแปลงแต่สีของวัตถุยังคงเหมือนเดิม นั่นแสดงว่าการผันแปรนี้ไม่ได้เกิดจากการที่ดาวหมุนรอบตัวเองแล้วเผยพื้นที่คล้ำเป็นบางส่วนออกมาเป็นรอบ 

รูปร่างที่บิดเบี้ยวของวัตถุก็เป็นสาเหตุทั่วไปทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงความสว่างได้ เพราะเมื่อวัตถุหมุนรอบตัวเอง ขนาดปรากฏจะเปลี่ยนไปจึงทำให้ความสว่างเปลี่ยงแปลงตาม แต่ในกรณีของ 2001 QG298 มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 180 กิโลเมตร ซึ่งถือว่าใหญ่มากพอที่จะทำให้มีรูปร่างเป็นดวงกลมได้ และอัตราการหมุนรอบตัวเองก็ไม่สูงมากจนทำให้ดวงแป้นออกมามาก ๆ ดังนั้นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงความสว่างที่น่าจะเป็นไปได้ก็คือ วัตถุนี้เป็นวัตถุคู่ สมาชิกแต่ละดวงมีรูปร่างเป็นดวงค่อนข้างกลม มีขนาดใกล้เคียงกัน โคจรรอบกันเองโดยมีระนาบโคจรตัดผ่านโลกพอดี ดังนั้นทุกรอบที่โคจรรอบกันจึงมีการบังกันเองจนทำให้ความสว่างรวมลดลง คาบการเปลี่ยนแปลงที่สั้นเพียง 6.89 ชั่วโมง แสดงว่าสมาชิกทั้งสองอยู่ใกล้กันมาก และเป็นไปได้ว่าอาจมีผิวสัมผัสกัน หรือเป็นระบบคู่สัมผัส เชปเพิร์ดเชื่อว่ามีวัตถุไคเปอร์คู่สัมผัสแบบที่สมาชิกทั้งสองมีขนาดใกล้เคียงกันเช่นเดียวกับ 2001 QG298 นี้ถึง 10-20 เปอร์เซ็นต์เลยทีเดียว



ความส่องสว่างกับอัตราการหมุนรอบของตัวเองของดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ (วงสีดำ) วัตถุไคเปอร์ (จุดดาวสีน้ำเงิน) มีวัตถุสามดวงที่มีการเปลี่ยนแปลงความส่องสว่างมากเป็นพิเศษ สันนิษฐานว่าน่าจะเป็นวัตถุคู่

จากการวิเคราะห์การแปรความสว่างของ 2001 QG298 นักดาราศาสตร์เชื่อว่าวัตถุไคเปอร์ดวงนี้อาจเป็นวัตถุประเภทคู่สัมผัสแบบนี้ (ภาพจาก S&T: Steven A. Simpson.)

จากการวิเคราะห์การแปรความสว่างของ 2001 QG298 นักดาราศาสตร์เชื่อว่าวัตถุไคเปอร์ดวงนี้อาจเป็นวัตถุประเภทคู่สัมผัสแบบนี้ (ภาพจาก S&T: Steven A. Simpson.)

ดาวเคราะห์น้อย 216 คลีโอพัตรา ภาพนี้สร้างขึ้นจากการสำรวจด้วยเรดาร์โดยกล้องเอริซิโบ ภาพที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์มีรูปร่างเหมือนกระดูก ซึ่งอาจเป็นดาวเคราะห์น้อยคู่แบบคู่สัมผัสก็ได้

ดาวเคราะห์น้อย 216 คลีโอพัตรา ภาพนี้สร้างขึ้นจากการสำรวจด้วยเรดาร์โดยกล้องเอริซิโบ ภาพที่สังเคราะห์ขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์มีรูปร่างเหมือนกระดูก ซึ่งอาจเป็นดาวเคราะห์น้อยคู่แบบคู่สัมผัสก็ได้

เส้นกราฟความสว่างที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาของ 2001 QG298 แสดงถึงความสว่างที่ลดลงไปถึง 1.14 อันดับ ความสว่างที่ตกลงไปนี้อาจเป็นผลมาจากการบังกันเองของสมาชิกในระบบวัตถุคู่ (ภาพจาก Scott S. Sheppard)

เส้นกราฟความสว่างที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาของ 2001 QG298 แสดงถึงความสว่างที่ลดลงไปถึง 1.14 อันดับ ความสว่างที่ตกลงไปนี้อาจเป็นผลมาจากการบังกันเองของสมาชิกในระบบวัตถุคู่ (ภาพจาก Scott S. Sheppard)

ความส่องสว่างกับอัตราการหมุนรอบของตัวเองของดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ (วงสีดำ) วัตถุไคเปอร์ (จุดดาวสีน้ำเงิน) มีวัตถุสามดวงที่มีการเปลี่ยนแปลงความส่องสว่างมากเป็นพิเศษ สันนิษฐานว่าน่าจะเป็นวัตถุคู่

ความส่องสว่างกับอัตราการหมุนรอบของตัวเองของดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ (วงสีดำ) วัตถุไคเปอร์ (จุดดาวสีน้ำเงิน) มีวัตถุสามดวงที่มีการเปลี่ยนแปลงความส่องสว่างมากเป็นพิเศษ สันนิษฐานว่าน่าจะเป็นวัตถุคู่

ที่มา: