สมาคมดาราศาสตร์ไทย
กำเนิดแถบไคเปอร์

กำเนิดแถบไคเปอร์

27 ธ.ค. 2546
ปรับปรุงครั้งล่าสุด 27 ธันวาคม 2559
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เป็นเวลากว่าทศวรรษแล้วที่นักดาราศาสตร์ค้นพบแถบไคเปอร์ แถบไคเปอร์เป็นส่วนหนึ่งของระบบสุริยะ อยู่บริเวณขอบนอกเลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป ประกอบด้วยวัตถุจำพวกดาวเคราะห์น้อยที่มีน้ำแข็งมากคล้ายหัวดาวหาง ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ได้พบวัตถุแถบไคเปอร์มาแล้วกว่า 700 ดวง และพบว่าขอบเขตของแถบไคเปอร์ด้านนอกอยู่ที่ประมาณ 50 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ พ้นขอบเขตนี้ไปแทบไม่มีวัตถุแถบไคเปอร์เลย หรือถ้ามีก็ขนาดเล็กกว่า 200 กิโลเมตร

ที่มาของแถบไปเปอร์ไม่เป็นที่ชัดเจนนัก ปัญหาใหญ่ที่สุดที่ทำให้นักดาราศาสตร์ไม่สามารถหาต้นกำเนิดของแถบไคเปอร์ได้คือปัญหาที่นักดาราศาสตร์รู้จักกันในชื่อ "มวลที่หายไป" ซึ่งกล่าวว่า หากดาวเคราะห์ต่าง ๆ ในระบบสุริยะกำเนิดขึ้นที่ตำแหน่งเดียวกับในปัจจุบัน จะมีมวลในบริเวณแวดล้อมมากกว่าที่เป็นอยู่ถึง 100 เท่า นักดาราศาสตร์ได้พยายามสร้างแบบจำลองขึ้นมาหลายแบบเพื่อขจัดมวลส่วนขาดนี้ แต่ทุกแบบที่สร้างขึ้นมาใหม่ล้วนจำเป็นต้องขยับให้ดาวเนปจูนอยู่ห่างออกไปจากตำแหน่งปัจจุบัน



แต่เมื่อไม่นานมานี้ นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิจัยเซาท์เวสต์กับหอดูดาวรีเวียราในฝรั่งเศสอาจให้คำตอบของต้นกำเนิดแถบไคเปอร์ได้

งานวิจัยของนักดาราศาสตร์คณะนี้ชี้ว่าวัตถุแถบไคเปอร์กำเนิดขึ้นบริเวณใกล้ดวงอาทิตย์กว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันนี้ที่ระยะ 20 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ เมื่อเวลาผ่านไป วัตถุที่เข้ามาใกล้ดาวเนปจูนจะถูกเหวี่ยงออก วัตถุที่ถูกเหวี่ยงออกไปนี้ บางส่วนจะมีวงโคจรใหม่ที่กว้างกว่าเดิม บางส่วนจะถูกเหวี่ยงเข้ามายังระบบสุริยะชั้นใน ซึ่งอาจชนเข้ากับดาวยูเรนัส ดาวเสาร์ และดาวพฤหัสบดี

ทุกครั้งที่วัตถุเข้าใกล้ดาวเนปจูนและถูกเหวี่ยง จะมีการถ่ายเทพลังงานโคจรระหว่างกัน บางครั้งดาวเนปจูนจะเสียพลังงาน ทำให้วงโคจรหดเล็กลง บางครั้งดาวเนปจูนจะได้รับพลังงานเพิ่มขึ้น ทำให้วงโคจรขยายกว้างขึ้น โดยเฉลี่ยแล้วดาวเนปจูนจะได้รับพลังงานมากกว่าเสีย ดังนั้น วงโคจรของดาวเนปจูนจึงขยับขยายออกมาเรื่อย ๆ จนมาอยู่ที่ระยะ 30 หน่วยดาราศาสตร์ซึ่งเป็นระยะสุดขอบของจานแก๊สของระบบสุริยะ เมื่อไม่มีมวลสารเติมพลังงานให้ดาวเนปจูนอีก วงโคจรของดาวเนปจูนจึงหยุดอยู่ที่ระดับนี้จนถึงปัจจุบัน

แถบไคเปอร์ในปัจจุบันเป็นร่องรอยที่หลงเหลือจากกระบวนการเลื่อนตำแหน่งของดาวเนปจูนในอดีต วัตถุที่ถูกเนปจูนเหวี่ยงเข้าสู่ภายในระบบสุริยะจะถูกดาวยูเรนัส ดาวเสาร์ และดาวพฤหัสบดีเหวี่ยงออกนอกระบบสุริยะไป มีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่โชคดีถูกเหวี่ยงออกมาให้มีวงโคจรอยู่ที่ระยะที่มีคาบโคจรพ้องกับดาวเนปจูนจึงมีวงโคจรที่เสถียรได้ จะได้เห็นได้จากขอบของแถบไคเปอร์ปัจจุบันมีคาบโคจรพ้องกับคาบโคจรของดาวเนปจูนที่อัตรา 1:2 พอดี

ควาอัวร์ หนึ่งในวัตถุแถบไคเปอร์ อาจเคยโคจรรอบดวงอาทิตย์ใกล้กว่าดาวเนปจูนมาก่อน แต่ต่อมาถูกดาวเนปจูนเหวี่ยงออกไปรอบนอก (ภาพจาก NASA / M. Brown (Caltech))

ควาอัวร์ หนึ่งในวัตถุแถบไคเปอร์ อาจเคยโคจรรอบดวงอาทิตย์ใกล้กว่าดาวเนปจูนมาก่อน แต่ต่อมาถูกดาวเนปจูนเหวี่ยงออกไปรอบนอก (ภาพจาก NASA / M. Brown (Caltech))

ที่มา: