สมาคมดาราศาสตร์ไทย

วงแหวนรอบระบบสุริยะช่วยค้นหาดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอื่น

11 มี.ค. 2545
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
มาร์คุส ลันด์กราฟ จากองค์การอวกาศยุโรปและคณะได้ค้นพบวงแหวนฝุ่นล้อมรอบระบบสุริยะเป็นครั้งแรก วงแหวนฝุ่นนี้มีระยะเริ่มตั้งแต่วงโคจรของดาวเสาร์ออกไป การค้นพบนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นหาระบบสุริยะอื่น ๆ ในดาราจักรของเราได้ง่ายยิ่งขึ้นอีกมาก

การค้นพบแหวนฝุ่นรอบระบบสุริยะช่วยสนับสนุนแนวคิดที่ว่า แหวนฝุ่นจะเกิดรอบ ๆ ดาวฤกษ์ที่มีระบบดาวเคราะห์อยู่ด้วย ตามทฤษฎีการกำเนิดดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์จะเกิดจากฝุ่นที่ล้อมรอบดาวฤกษ์ ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นใกล้กับดาวฤกษ์เนื่องจากมีความหนาแน่นของฝุ่นมากที่สุด ไกลออกมาจากดาวฤกษ์ฝุ่นจะเบาบางลงเรื่อย ๆ ทำให้ระบบสุริยะชั้นนอกเกิดได้เพียงวัตถุที่ประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นหลัก เช่นวัตถุวงแหวนเอดจ์เวิร์ด-ไคเปอร์ในระบบสุริยะของเราซึ่งอยู่ตั้งแต่ระยะตั้งแต่ดาวเนปจูนออกไปและมีวัตถุจำพวกน้ำแข็งเป็นจำนวนมาก

ในเวลาต่อมา ฝุ่นที่เป็นต้นกำเนิดดาวเคราะห์เหล่านี้ หากไม่ถูกดาวเคราะห์ขนาดใหญ่กวาดไปเป็นเนื้อของดาวเอง ก็จะถูกปัดเป่าออกไปนอกระบบสุริยะจนหมด แต่การที่พบวงแหวนฝุ่นในระบบสุริยะเช่นนี้ย่อมหมายความว่ามีกระบวนการบางอย่างสร้างฝุ่นเหล่านี้ขึ้นมาอีกอย่างสม่ำเสมอ

"การจะรักษาสภาพของแหวนฝุ่นนี้เอาไว้ จะต้องมีการสร้างฝุ่นเพิ่มขึ้นมาใหม่วินาทีละ 50 ตัน" ลันด์กราฟกล่าว

คณะของลันด์กราฟเชื่อว่าฝุ่นเหล่านี้เกิดจาการชนกันระหว่างวัตถุในแถบเอดจ์เวิร์ด-ไคเปอร์ ดังนั้นหากดาวฤกษ์ดวงใดมีระบบดาวเคราะห์ ก็ย่อมจะมีจานฝุ่นนี้ด้วย

"หากมีการพบดาวฤกษ์ที่มีอายุพอสมควรที่มีจานฝุ่นล้อมรอบอยู่ ก็น่าจะเป็นไปได้ว่ามีการชนกันระหว่างดาวเคราะห์ ดาวหาง ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุอื่น ๆ ในระบบนั้น" มัลคอล์ม ฟริดลุนด์ นักวิทยาศาสตร์ของโครงการดาร์วิน ซึ่งเป็นโครงการสำรวจสิ่งมีชีวิตในระบบสุริยะอื่นขององค์การอวกาศยุโรปกล่าว

เมื่อสองสามทศวรรษก่อน ยานไพโอเนียร์ 10 และ ไพโอเนียร์ 11 ได้เคยตรวจพบฝุ่นจากระยะที่เลยดาวเสาร์ออกไป ในขณะนั้นไม่มีใครอธิบายได้ว่าฝุ่นเหล่านั้นมาจากไหน ระหว่างภายในระบบสุริยะหรือมาจากภายนอกระบบสุริยะ แต่แน่นอนว่าไม่ใช่ฝุ่นจากดาวหางแน่นอน เนื่องจากปรกติดาวหางจะปล่อยฝุ่นออกมามากเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่ที่ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ขนาดนั้น ดาวหางจะอยู่ในสภาพเยือกแข็งและปล่อยฝุ่นออกน้อยมาก ปัญหานี้ได้คั่งค้างมาจนถึงยุคปัจจุบัน เมื่อข้อมูลจากยูลิสซีส ซึ่งได้สำรวจดวงอาทิตย์และระบบสุริยะมาเป็นเวลานานกว่า 10 ปี ได้ยืนยันอย่างแน่ชัดว่าฝุ่นนี้เกิดขึ้นภายในระบบสุริยะ เพราะว่าฝุ่นจากนอกระบบสุริยะจะมีขนาดเล็กกว่าฝุ่นที่ไพโอเนียร์พบหลายสิบจนถึงหลายร้อยเท่า เล็กเกินกว่าที่ยานไพโอเนียร์จะตรวจจับได้

จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และการวิเคราะห์แบบคัดออก นักวิทยาศาสตร์คณะนี้จึงได้ข้อสรุปว่า ฝุ่นในวงแหวนรอบระบบสุริยะนี้เกิดขึ้นได้จากกรณีเดียวเท่านั้นคือ การชนกันระหว่างวัตถุขนาดเล็กที่ประกอบด้วยน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่ที่อยู่ในแถบเอดจ์เวิร์ด-ไคเปอร์ เนื่องจากวัตถุจำพวกนี้เกิดขึ้นจากกระบวนการสร้างดาวเคราะห์ ดังนั้นหากดาวฤกษ์ดวงใดมีดาวเคราะห์ก็จะมีวงแหวนฝุ่นนี้ด้วยเช่นกัน

จากจำนวนของฝุ่นที่ยานไพโอเนียร์พบ สามารถคำนวณได้ว่าในวงแหวนฝุ่นนี้มีความหนาแน่นของฝุ่น 1 เม็ดต่อ 50 ลูกบาศก์กิโลเมตร ถึงแม้จะดูน้อยแต่ก็มากพอที่จะทำให้เกิดเป็นวงแหวนฝุ่นดังที่เราพบในดาวฤกษ์ดวงอื่นได้ ซึ่งความจริงนักดาราศาสตร์ได้พบดาวฤกษ์ที่มีลักษณะดังกล่าวแล้วหลายดวง เช่นดาววีกา และดาวเอปไซลอน แม่น้ำ ในอนาคต ภารกิจอวกาศต่าง ๆ เช่น เฮอร์เชล จะสำรวจดาวฤกษ์อีกเป็นจำนวนมากอย่างละเอียด คาดว่าเมื่อถึงตอนนั้นนักดาราศาสตร์จะสามารถหาขนาดและวงโคจรของดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะอื่นได้อีกเป็นจำนวนมาก
ภาพถ่ายท้องฟ้าแบบอิงระนาบดาราจักร แถบสว่างใหญ่คือดาราจักรทางช้างเผือก ส่วนแถบสีน้ำเงินราง ๆ คือฝุ่นซึ่งกระจายอยู่ในระนาบของระบบสุริยะ คาดว่าฝุ่นเหล่านี้เกิดขึ้นจากการชนกันของวัตถุแถบเอดจ์เวิร์ด-ไคเปอร์

ภาพถ่ายท้องฟ้าแบบอิงระนาบดาราจักร แถบสว่างใหญ่คือดาราจักรทางช้างเผือก ส่วนแถบสีน้ำเงินราง ๆ คือฝุ่นซึ่งกระจายอยู่ในระนาบของระบบสุริยะ คาดว่าฝุ่นเหล่านี้เกิดขึ้นจากการชนกันของวัตถุแถบเอดจ์เวิร์ด-ไคเปอร์

ยูลิสซีส ผู้เปิดเผยต้นกำเนิดของฝุ่นในระบบสุริยะ

ยูลิสซีส ผู้เปิดเผยต้นกำเนิดของฝุ่นในระบบสุริยะ

เมื่อมองจากระบบสุริยะอื่น ดวงอาทิตย์ของเราอาจมีลักษณะอย่างนี้ จานฝุ่นที่ล้อมรอบช่วยบ่งบอกว่ามีระบบดาวเคราะห์อยู่ด้วย

เมื่อมองจากระบบสุริยะอื่น ดวงอาทิตย์ของเราอาจมีลักษณะอย่างนี้ จานฝุ่นที่ล้อมรอบช่วยบ่งบอกว่ามีระบบดาวเคราะห์อยู่ด้วย