ที่บริเวณรอบนอกของระบบสุริยะ พ้นจากวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป คือดินแดนของความหนาวเย็น แต่บริเวณนี้เป็นบริเวณที่มีวัตถุขนาดเล็กจำนวนมาก บริเวณนี้เรียกว่าแถบไคเปอร์ และวัตถุที่โคจรในแถบนี้ก็เรียกว่า วัตถุไคเปอร์
ดาวพลูโตก็โคจรอยู่ในแถบไคเปอร์ และถือว่าเป็นวัตถุไคเปอร์ดวงหนึ่ง และที่วงโคจรของดาวพลูโตก็มีวัตถุไคเปอร์ดวงอื่นที่มีวงโคจรคล้ายดาวพลูโต นั่นคือ มีคาบโคจรที่เป็นสัดส่วนกับคาบโคจรของดาวเนปจูนด้วยอัตรา 2:3 หมายความว่าเมื่อดาวเนปจูนโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 3 รอบ ดาวพลูโตจะโคจรครบ 2 รอบพอดี วัตถุใดที่มีคาบการโคจรแบบนี้จะเรียกว่าเป็นวัตถุประเภท "พลูติโน" ซึ่งหมายถึง พวกพลูโต นั่นเอง
เมื่อวันที่ 10 มกราคม 2567 นักดาราศาสตร์ญี่ปุ่นทั้งนักดาราศาสตร์อาชีพและสมัครเล่น นำโดย โค อะริมัตสึ จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์อิชิงะคิจิมะของหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติญี่ปุ่น ได้ร่วมกันสำรวจวัตถุพลูติโนดวงหนึ่ง ชื่อ (612533) 2002 เอกซ์วี 93 [(612533) 2002 XV93] ต่อไปนี้จะเรียกสั้น ๆ ว่า เอกซ์วี 93 ในวันนั้น วัตถุดวงนี้จะบดบังดาวฤกษ์อันดับความสว่าง 15 ดวงหนึ่ง ซึ่งปรากฏการณ์นี้มองเห็นได้ในญี่ปุ่นพอดี
การสำรวจวัตถุในระบบสุริยะบังดาวฤกษ์มีประโยชน์อย่างมากในการวัดขนาดและรูปร่างของวัตถุ วิธีนี้จะกระจายจุดสำรวจให้ห่างกัน แล้วนำบันทึกเวลาที่ดาวฤกษ์เบื้องหลังถูกบังและกลับมาปรากฏอีกครั้งมาวิเคราะห์ ก็จะทราบขนาดและรูปร่างของวัตถุที่ถูกบังอย่างแม่นยำ ในอดีตมีดาวเคราะห์น้อยหลายดวงที่นักดาราศาสตร์ทราบขนาดรูปร่างด้วยวิธีนี้
การสำรวจดังกล่าว ไม่เพียงแต่ทำให้ทราบขนาดและรูปร่างของเอกซ์วี 93 เท่านั้น ยังพบสิ่งที่สำคัญยิ่งกว่านั้น
เขาพบว่าขณะที่เอกซ์วี 93 ใกล้จะบังดาวฤกษ์ แสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลังมีการหรี่แสงลงเล็กน้อยก่อนที่จะดับไปเพราะถูกบัง และขณะที่พ้นจากบัง แสงจากดาวเบื้องหลังก็ค่อย ๆ สว่างขึ้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่า เอกซ์วี 93 มีบรรยากาศด้วย หากเป็นการบังที่เกิดจากวัตถุที่ไม่มีบรรยากาศ แสงดาวเบื้องหลังจะหายวับไปทันทีโดยไม่มีการหรี่แสงก่อนหายไป และเมื่อพ้นจากการบัง ดาวฤกษ์นั้นก็จะกลับมาสว่างเป็นปกติอย่างฉับพลัน
การค้นพบนี้นับว่าเป็นเรื่องเหนือความคาดหมายอย่างมาก หากเป็นวัตถุขนาดใหญ่อย่างดาวเคราะห์หรือวัตถุอื่นที่มีขนาดระดับเป็นพันกิโลเมตรจะมีบรรยากาศก็คงไม่แปลกที่จะมีบรรยากาศ เช่นดาวพลูโตซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2,377 กิโลเมตรก็มีบรรยากาศ เพราะพลูโตมีมวลมากพอที่จะรักษาบรรยากาศเอาไว้ได้
บรรยากาศของดาวพลูโตเป็นบรรยากาศที่เกิดขึ้นเฉพาะฤดูกาล ดาวพลูโตมีวงโคจรรีมาก ในช่วงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ สสารจำพวกน้ำแข็งเช่นไนโตรเจนแข็ง มีเทนแข็ง และคาร์บอนมอนอกไซด์แข็ง จะระเหิดออกเป็นแก๊ส สร้างบรรยากาศขึ้นมา ครั้นเมื่อพลูโตถอยห่างออกจากดวงอาทิตย์ แก๊สในบรรยากาศก็จะเยือกแข็งและตกลงสู่พื้นผิว
สำหรับบรรยากาศของเอกซ์วี 93 พบว่ามีความหนาแน่นน้อยกว่าบรรยากาศของโลกประมาณ 5-10 ล้านเท่า มีความดันบรรยากาศประมาณ 100-200 นาโนบาร์เท่านั้น เป็นบรรยากาศที่เรียกว่า เอกโซสเฟียร์
อย่างไรก็ตาม ดาวเอกซ์วี 93 มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 500 กิโลเมตรเท่านั้น ไม่น่าจะมีมวลมากพอที่จะรักษาบรรยากาศไว้ได้ นักดาราศาสตร์ไม่เคยพบว่าวัตถุดวงอื่นใดในแถบไคเปอร์หรือที่อยู่ไกลกว่ามีบรรยากาศอีก แม้จะเคยพบการคายแก๊สมีเทนเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์แคระดวงหนึ่งที่ชื่อ มาเกมาเก ก็ตาม
ขณะนี้ยังไม่ทราบว่าบรรยากาศของเอกซ์วี 93 ประกอบด้วยอะไรบ้าง ในกรณีของดาวพลูโต บรรยากาศของพลูโตประกอบด้วยไนโตรเจนเป็นหลัก และอาจมีมีเทนกับคาร์บอนมอนอกไซด์เจือปนอยู่ด้วย
ดังที่กล่าวมาแล้วว่า บรรยากาศของดาวพลูโตเกิดจากน้ำแข็งบนพื้นผิวระเหิดเมื่อได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ แต่เอกซ์วี 93 มีอุณหภูมิราว 40-50 เคลวิน หนาวเกินกว่าที่น้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์จะระเหิดออกมาเป็นแก๊สได้
นักวิจัยคณะนี้มองความเป็นไปได้สองทาง กรณีแรกคือ อาจเกิดจากการพุ่งชนของวัตถุประเภทดาวหาง และการชนนั้นจะต้องเพิ่งเกิดขึ้นผ่านพ้นไปไม่นาน เนื่องจากบรรยากาศที่เกิดขึ้นจะคงอยู่ได้เป็นเวลาไม่นานก่อนจะหลุดลอยออกจากตัวดาวไปหมดภายในไม่กี่พันปี หากเป็นจริง ก็นับว่าเป็นความโชคดีอย่างมากที่นักดาราศาสตร์มาสำรวจพบเอาในช่วงเวลาแสนสั้นที่มีโอกาสเกิดได้ยากแสนยากเช่นนี้
อีกกรณีหนึ่งคือ อาจมีการระเหิดอยู่จริง แต่เกิดขึ้นใต้พื้นผิว แล้วด้วยปรากฏการณ์บางอย่างทำให้แก๊สที่ถูกกักอยู่ใต้พื้นผิวนั้นถูกปล่อยออกมา อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ก็ยังอธิบายไม่ได้ชัดเจนว่า "ปรากฏการณ์บางอย่าง" ที่ว่านั้นคืออะไร
ไม่ว่าบรรยากาศของเอกซ์วี 93 จะเกิดจากอะไร การที่พบว่าวัตถุเล็กและหนาวเย็นเช่นนี้มีบรรยากาศได้ ย่อมทำให้แนวคิดเกี่ยวกับบรรยากาศของวัตถุในระบบสุริยะของเราเปลี่ยนไปอย่างแน่นอน
ดาวพลูโตก็โคจรอยู่ในแถบไคเปอร์ และถือว่าเป็นวัตถุไคเปอร์ดวงหนึ่ง และที่วงโคจรของดาวพลูโตก็มีวัตถุไคเปอร์ดวงอื่นที่มีวงโคจรคล้ายดาวพลูโต นั่นคือ มีคาบโคจรที่เป็นสัดส่วนกับคาบโคจรของดาวเนปจูนด้วยอัตรา 2:3 หมายความว่าเมื่อดาวเนปจูนโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 3 รอบ ดาวพลูโตจะโคจรครบ 2 รอบพอดี วัตถุใดที่มีคาบการโคจรแบบนี้จะเรียกว่าเป็นวัตถุประเภท "พลูติโน" ซึ่งหมายถึง พวกพลูโต นั่นเอง
เมื่อวันที่ 10 มกราคม 2567 นักดาราศาสตร์ญี่ปุ่นทั้งนักดาราศาสตร์อาชีพและสมัครเล่น นำโดย โค อะริมัตสึ จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์อิชิงะคิจิมะของหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติญี่ปุ่น ได้ร่วมกันสำรวจวัตถุพลูติโนดวงหนึ่ง ชื่อ (612533) 2002 เอกซ์วี 93 [(612533) 2002 XV93] ต่อไปนี้จะเรียกสั้น ๆ ว่า เอกซ์วี 93 ในวันนั้น วัตถุดวงนี้จะบดบังดาวฤกษ์อันดับความสว่าง 15 ดวงหนึ่ง ซึ่งปรากฏการณ์นี้มองเห็นได้ในญี่ปุ่นพอดี
การสำรวจวัตถุในระบบสุริยะบังดาวฤกษ์มีประโยชน์อย่างมากในการวัดขนาดและรูปร่างของวัตถุ วิธีนี้จะกระจายจุดสำรวจให้ห่างกัน แล้วนำบันทึกเวลาที่ดาวฤกษ์เบื้องหลังถูกบังและกลับมาปรากฏอีกครั้งมาวิเคราะห์ ก็จะทราบขนาดและรูปร่างของวัตถุที่ถูกบังอย่างแม่นยำ ในอดีตมีดาวเคราะห์น้อยหลายดวงที่นักดาราศาสตร์ทราบขนาดรูปร่างด้วยวิธีนี้
การสำรวจดังกล่าว ไม่เพียงแต่ทำให้ทราบขนาดและรูปร่างของเอกซ์วี 93 เท่านั้น ยังพบสิ่งที่สำคัญยิ่งกว่านั้น
เขาพบว่าขณะที่เอกซ์วี 93 ใกล้จะบังดาวฤกษ์ แสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลังมีการหรี่แสงลงเล็กน้อยก่อนที่จะดับไปเพราะถูกบัง และขณะที่พ้นจากบัง แสงจากดาวเบื้องหลังก็ค่อย ๆ สว่างขึ้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่า เอกซ์วี 93 มีบรรยากาศด้วย หากเป็นการบังที่เกิดจากวัตถุที่ไม่มีบรรยากาศ แสงดาวเบื้องหลังจะหายวับไปทันทีโดยไม่มีการหรี่แสงก่อนหายไป และเมื่อพ้นจากการบัง ดาวฤกษ์นั้นก็จะกลับมาสว่างเป็นปกติอย่างฉับพลัน
ภาพถ่ายดาวพลูโต โดยยานนิวฮอไรซอนส์ เมื่อปี 2558 แสดงลักษณะพื้นผิวและบรรยากาศของดาวพลูโต (จาก NASA/JHUAPL/SwRI)
การค้นพบนี้นับว่าเป็นเรื่องเหนือความคาดหมายอย่างมาก หากเป็นวัตถุขนาดใหญ่อย่างดาวเคราะห์หรือวัตถุอื่นที่มีขนาดระดับเป็นพันกิโลเมตรจะมีบรรยากาศก็คงไม่แปลกที่จะมีบรรยากาศ เช่นดาวพลูโตซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2,377 กิโลเมตรก็มีบรรยากาศ เพราะพลูโตมีมวลมากพอที่จะรักษาบรรยากาศเอาไว้ได้
บรรยากาศของดาวพลูโตเป็นบรรยากาศที่เกิดขึ้นเฉพาะฤดูกาล ดาวพลูโตมีวงโคจรรีมาก ในช่วงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ สสารจำพวกน้ำแข็งเช่นไนโตรเจนแข็ง มีเทนแข็ง และคาร์บอนมอนอกไซด์แข็ง จะระเหิดออกเป็นแก๊ส สร้างบรรยากาศขึ้นมา ครั้นเมื่อพลูโตถอยห่างออกจากดวงอาทิตย์ แก๊สในบรรยากาศก็จะเยือกแข็งและตกลงสู่พื้นผิว
ขนาดเปรียบเทียบของดาว 2002 เอกซ์วี 93, ดาวพลูโต และ โลก
สำหรับบรรยากาศของเอกซ์วี 93 พบว่ามีความหนาแน่นน้อยกว่าบรรยากาศของโลกประมาณ 5-10 ล้านเท่า มีความดันบรรยากาศประมาณ 100-200 นาโนบาร์เท่านั้น เป็นบรรยากาศที่เรียกว่า เอกโซสเฟียร์
อย่างไรก็ตาม ดาวเอกซ์วี 93 มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 500 กิโลเมตรเท่านั้น ไม่น่าจะมีมวลมากพอที่จะรักษาบรรยากาศไว้ได้ นักดาราศาสตร์ไม่เคยพบว่าวัตถุดวงอื่นใดในแถบไคเปอร์หรือที่อยู่ไกลกว่ามีบรรยากาศอีก แม้จะเคยพบการคายแก๊สมีเทนเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์แคระดวงหนึ่งที่ชื่อ มาเกมาเก ก็ตาม
ขณะนี้ยังไม่ทราบว่าบรรยากาศของเอกซ์วี 93 ประกอบด้วยอะไรบ้าง ในกรณีของดาวพลูโต บรรยากาศของพลูโตประกอบด้วยไนโตรเจนเป็นหลัก และอาจมีมีเทนกับคาร์บอนมอนอกไซด์เจือปนอยู่ด้วย
ภาพแสดงวัตถุที่มีบรรยากาศเข้าบังดาวฤกษ์ฉากหลัง (จาก NAOJ)
2002 เอกซ์วี 93 มีบรรยากาศได้อย่างไร?
ดังที่กล่าวมาแล้วว่า บรรยากาศของดาวพลูโตเกิดจากน้ำแข็งบนพื้นผิวระเหิดเมื่อได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ แต่เอกซ์วี 93 มีอุณหภูมิราว 40-50 เคลวิน หนาวเกินกว่าที่น้ำหรือคาร์บอนไดออกไซด์จะระเหิดออกมาเป็นแก๊สได้
นักวิจัยคณะนี้มองความเป็นไปได้สองทาง กรณีแรกคือ อาจเกิดจากการพุ่งชนของวัตถุประเภทดาวหาง และการชนนั้นจะต้องเพิ่งเกิดขึ้นผ่านพ้นไปไม่นาน เนื่องจากบรรยากาศที่เกิดขึ้นจะคงอยู่ได้เป็นเวลาไม่นานก่อนจะหลุดลอยออกจากตัวดาวไปหมดภายในไม่กี่พันปี หากเป็นจริง ก็นับว่าเป็นความโชคดีอย่างมากที่นักดาราศาสตร์มาสำรวจพบเอาในช่วงเวลาแสนสั้นที่มีโอกาสเกิดได้ยากแสนยากเช่นนี้
อีกกรณีหนึ่งคือ อาจมีการระเหิดอยู่จริง แต่เกิดขึ้นใต้พื้นผิว แล้วด้วยปรากฏการณ์บางอย่างทำให้แก๊สที่ถูกกักอยู่ใต้พื้นผิวนั้นถูกปล่อยออกมา อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ก็ยังอธิบายไม่ได้ชัดเจนว่า "ปรากฏการณ์บางอย่าง" ที่ว่านั้นคืออะไร
ไม่ว่าบรรยากาศของเอกซ์วี 93 จะเกิดจากอะไร การที่พบว่าวัตถุเล็กและหนาวเย็นเช่นนี้มีบรรยากาศได้ ย่อมทำให้แนวคิดเกี่ยวกับบรรยากาศของวัตถุในระบบสุริยะของเราเปลี่ยนไปอย่างแน่นอน
