สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พาร์กเกอร์ไขความลับฝนดาวตกคนคู่

พาร์กเกอร์ไขความลับฝนดาวตกคนคู่

25 มิ.ย. 2566
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ฝนดาวตกคนคู่ เป็นฝนดาวตกที่มีชื่อกลุ่มหนึ่ง เพราะมีอัตราการตกค่อนข้างสูงและเกิดขึ้นในช่วงท้องฟ้าปลอดโปร่ง มีช่วงตกสูงสุดอยู่ที่ราววันที่ 14-15 เดือนธันวาคมของทุกปี 

ฝนดาวตก เกิดจากการที่โลกเคลื่อนที่ตัดผ่านธารสะเก็ดดาว เมื่อสะเก็ดดาวตกลงมายังบรรยากาศโลกก็จะกลายเป็นดาวตก สะเก็ดดาวในธารสะเก็ดดาวมีต้นกำเนิดมาจากดาวหาง เมื่อดาวหางโคจรผ่านมาพร้อมกับทอดหางออกไป ก็จะทิ้งฝุ่นและอนุภาคต่าง ๆ ไว้ในวงโคจรเป็นธารสะเก็ดดาว การศึกษาเส้นทางการเคลื่อนที่ของธารสะเก็ดดาวทำให้นักดาราศาสตร์ทราบถึงดาวหางต้นกำเนิดของฝนดาวตกแต่ละกลุ่มได้ เช่น ฝนดาวตกนายพรานเกิดจากดาวหางแฮลลีย์  ฝนดาวตกสิงโตเกิดจากดาวหางเทมเพล-ทัตเทิล 

ฝนดาวตกคนคู่ ถ่ายเมื่อวันที่ 14 ธันวาคม 2565  (จาก Josh Ashley of Amado, Arizona)

แต่ฝนดาวตกชื่อดังอย่างฝนดาวตกคนคู่ นักดาราศาสตร์กลับไม่พบดาวหางต้นกำเนิด ในปี พ.ศ. 2526 นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์น้อย 3200 เฟทอน (3200 Phaethon) และพบว่าดาวเคราะห์น้อยดวงนี้มีวงโคจรตรงกับธารสะเก็ดดาวของฝนดาวตกคนคู่พอดี จึงสันนิษฐานว่า ดาวเคราะห์น้อยเฟทอนเป็นต้นกำเนิดของฝนดาวตกคนคู่

ภาพที่สร้างขึ้นจากเรดาร์ของดาวเคราะห์น้อย 3200 เฟทอน ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อาเรซิโบ ในปี 2560 (จาก Arecibo Observatory/NASA/NSF)

เฟทอนเป็นวัตถุแปลกประหลาด  แม้จะได้ชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์น้อย เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ กิโลเมตร ไม่ใช่วัตถุน้ำแข็งแบบดาวหาง แต่เฟทอนก็มีหางด้วย เป็นหางที่ประกอบด้วยฝุ่นเป็นหลัก ทำให้บางคนเรียกเฟทอนว่าเป็นดาวหางฝุ่น นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวเคราะห์น้อยอย่างเฟทอนสร้างธารสะเก็ดดาวได้เหมือนกัน เพราะดาวเคราะห์น้อยดวงนี้มีวงโคจรที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดถึง 0.14 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ได้มากกว่าดาวพุธถึงกว่าเท่าตัว เมื่อเฟทอนโคจรมาถึงจุดนี้ พื้นผิวจะร้อนจนแห้งผากและแตกร่อน ทำให้เกิดฝุ่นกระเด็นขึ้นมา

ตามทฤษฎีดาวหางฝุ่น ธารสะเก็ดดาวของเฟทอนเกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป แต่ละรอบที่เฟทอนโคจรผ่านมาก็จะเป็นการเติมฝุ่นลงในธารสะเก็ดดาวให้หนาแน่นขึ้นเรื่อย ๆ ทฤษฎีนี้ฟังดูดีแต่ก็มีปัญหา เพราะแม้จะอธิบายการเกิดธารสะเก็ดดาวได้ แต่ก็ไม่น่าจะสร้างสะเก็ดดาวได้มากจนทำให้ฝนดาวตกคนคู่มีอัตราตกสูงในระดับที่เป็นอยู่นี้ได้ 

องค์การนาซามียานอวกาศลำหนึ่ง ชื่อว่า พาร์กเกอร์ เป็นยานสำรวจดวงอาทิตย์โดยเฉพาะ แต่เส้นทางโคจรของพาร์กเกอร์ตัดผ่านธารสะเก็ดดาวจากเฟทอนด้วย จึงมีโอกาสสำรวจธารสะเก็ดดาวนี้ เมื่อฝุ่นปะทะเข้ากับยานด้วยความเร็วสูงจะทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่อุปกรณ์บนยานตรวจวัดได้ นักดาราศาสตร์ใช้ข้อมูลจากยานพาร์กเกอร์วัดขนาดและองค์ประกอบของอนุภาคฝุ่น รวมถึงทิศทางและความเร็วในวงโคจร และนำมาเปรียบเทียบกับแบบจำลอง

นักวิจัยคณะนี้สร้างแบบจำลองหลายแบบขึ้นมาใช้เปรียบเทียบ มีทั้งแบบที่เป็นอนุภาคที่นำมาวางในวงโคจรตรง ๆ แบบจำลองที่สร้างขึ้นตามทฤษฎีดาวหาง ซึ่งเฟทอนจะเติมฝุ่นลงในเส้นทางทุกครั้งที่โคจรผ่านมา และอีกแบบจำลองหนึ่งสร้างขึ้นตามสถานการณ์ที่ฝุ่นเกิดขึ้นมาจากการปะทุครั้งใหญ่ในอดีต

รูปแบบการกระจายตัวของอนุภาคที่แผ่ออกจากดาวเคราะห์น้อยเฟทอนตามแบบจำลองต่าง ๆ  (จาก Cukier and Szalay)

เมื่อเปรียบเทียบสิ่งที่ได้จากแบบจำลองกับผลการสำรวจแล้ว พบว่าแบบจำลองแบบปะทุให้ผลใกล้เคียงกับการสำรวจมากที่สุด นั่นหมายความว่าทฤษฎีดาวหางฝุ่นไม่น่าจะถูกต้อง ต้นกำเนิดของฝนดาวตกคนคู่ไม่ได้เกิดอย่างเชื่องช้าหรือค่อยเป็นค่อยไป แต่เกิดจากเหตุการณ์รุนแรงบางอย่างในอดีต ซึ่งอาจเกิดจากมีดาวเคราะห์น้อยดวงเล็กกว่ามาพุ่งชน หรืออาจเป็นการปะทุบางอย่างของเฟทอนเอง