ฝนดาวตกคนคู่ 2550

กลางเดือนธันวาคมของทุกปีมีฝนดาวตกที่ได้ชื่อว่าน่าดูที่สุดกลุ่มหนึ่งนั่นคือฝนดาวตกคนคู่ (Geminid meteor shower) ที่ว่าน่าดูก็เพราะเป็นฤดูหนาวที่ส่วนใหญ่ท้องฟ้าโปร่ง ที่สำคัญคือมีจำนวนดาวตกให้เห็นในอัตราสูงเมื่อเทียบกับฝนดาวตกกลุ่มอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปีที่เป็นคืนเดือนมืด ไม่มีแสงจันทร์รบกวน ที่ได้ชื่อว่าฝนดาวตกคนคู่เนื่องจากดาวตกดูเหมือนพุ่งออกมาจากกลุ่มดาวคนคู่ (แต่ไม่ได้หมายความว่าดาวตกเริ่มปรากฏขึ้นมาในกลุ่มดาวนี้เสมอไป) เริ่มเกิดตั้งแต่ราววันที่ 7 ธันวาคม ด้วยอัตราเพียงหนึ่งดวงต่อชั่วโมง จากนั้นจะเพิ่มขึ้นจนสูงสุดซึ่งโดยมากอยู่ในคืนวันที่ 13 และ/หรือ 14 ธันวาคม ซึ่งเป็นช่วงที่โลกโคจรฝ่าเข้าไปในธารสะเก็ดดาวส่วนที่มีสะเก็ดดาวหนาแน่นมากที่สุด อัตราการเกิดจะลดลงเรื่อย ๆ หลังจากนั้นและสิ้นสุดในวันที่ 17 ธันวาคม

ความเป็นมา

ฝนดาวตกคนคู่ถูกพบครั้งแรกในช่วงต้นทศวรรษ 1860 ปี ค.ศ. 1862 อาร์. พี. เกรก (R. P. Greg) ในเมืองแมนเชสเตอร์ของแคว้นอังกฤษเป็นคนแรกที่ระบุตำแหน่งจุดกระจายฝนดาวตก (radiant) ว่าอยู่ในกลุ่มดาวคนคู่ และยังมีนักดาราศาสตร์อีกสองคนในสหรัฐอเมริกาที่สังเกตพบดาวตกพุ่งออกมาจากตำแหน่งเดียวกันในปีนั้น การสังเกตการณ์ในปีต่อ ๆ มาทำให้นักดาราศาสตร์แน่ใจว่าได้เกิดฝนดาวตกกลุ่มใหม่ขึ้นแล้ว


การประมาณอัตราดาวตกมีขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อปี 1877 วัดได้ 14 ดวงต่อชั่วโมง ปี 1892 รายงานระบุว่าดาวตกมีอัตราเกือบคงที่ขณะที่พบลูกไฟปรากฏให้เห็นมากขึ้นเป็นสองเท่า หลังจากนั้นอัตราดาวตกเพิ่มขึ้นตลอดคริสต์ศตวรรษที่ 20 ทศวรรษ 1900 อยู่ที่ค่าเฉลี่ย 20 ดวงต่อชั่วโมง ทศวรรษ 1930 มีอัตราเพิ่มขึ้นเป็น 50 ดวงต่อชั่วโมง และเพิ่มขึ้นเป็นลำดับจนกระทั่งพบว่าดาวตกจากฝนดาวตกคนคู่มีอัตราเพิ่มขึ้นอย่างเด่นชัดในช่วงปี 1970-1985 บางปีนับได้สูงถึง 110 ดวงต่อชั่วโมง ช่วงไม่กี่ปีหลังสุดนี้มีอัตราสูงสุดอยู่ในราว 120-160 ดวงต่อชั่วโมง ผลการสังเกตการณ์ยังพบด้วยว่ากราฟของอัตราดาวตกจะค่อย ๆ เพิ่มขึ้น และมีอัตราสูงกว่ากึ่งหนึ่งของค่าสูงสุดนานประมาณสองวัน เมื่อถึงจุดสูงสุดแล้วกราฟตกลงเร็วกว่าขาขึ้น การสังเกตการณ์ด้วยเรดาร์พบว่าฝนดาวตกคนคู่เริ่มขึ้นตั้งแต่วันที่ 30 พฤศจิกายน และไปสิ้นสุดในวันที่ 29 ธันวาคม แต่การสังเกตด้วยตาจะเห็นได้ในช่วง 7-17 ธันวาคมของทุกปี

ค.ศ. 1947 ความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของฝนดาวตกคนคู่ก้าวหน้ามากเมื่อเฟร็ด แอล. วิปเปิล (F. L. Whipple) ได้เข้าร่วมในโครงการศึกษาดาวตกที่ฮาร์วาร์ด ข้อมูลจากภาพถ่ายทำให้พบว่าธารสะเก็ดดาวของฝนดาวตกคนคู่มีคาบ 1.65 ปี วงโคจรมีความรีสูง ส่วนความเอียงของวงโคจรที่มีต่อระนาบวงโคจรโลกมีค่าต่ำ ผลการศึกษานี้ทำให้มิโรสลาฟ พลาเวค (Miroslav Plavec) ที่กรุงปราก ซึ่งกำลังสนใจศึกษากลศาสตร์ท้องฟ้าในด้านความเปลี่ยนแปลงวงโคจรของวัตถุท้องฟ้าคำนวณได้ว่าความโน้มถ่วงของโลกกับดาวพฤหัสบดีรบกวนวงโคจรของธารสะเก็ดดาวในฝนดาวตกคนคู่โดยทำให้เส้นโหนดถอยหลัง อันจะทำให้ช่วงวันที่เกิดฝนดาวตกมีอัตราสูงสุดมาเร็วขึ้นหนึ่งวันทุก ๆ 60 ปี และแสดงให้เห็นว่าธารสะเก็ดดาวของฝนดาวตกคนคู่ได้เคลื่อนเข้ามาใกล้วงโคจรโลกและจะห่างออกไปในอนาคต จึงอธิบายได้ว่าเหตุใดฝนดาวตกคนคู่จึงเริ่มเกิดขึ้น มีอัตราเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และวันหนึ่งในอนาคตเราจะไม่สามารถมองเห็นฝนดาวตกคนคู่ได้อีก

งานวิจัยของพลาเวคมีน้ำหนักมากขึ้นเมื่อผลงานวิจัยในปี 1982 ได้ผลออกมาคล้ายกัน อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ที่ผ่านมายังไม่แสดงให้เราเห็นว่าวันที่เกิดดาวตกมากที่สุดเร็วขึ้นแต่อย่างใด ทีมวิจัยสันนิษฐานว่าที่ไม่เป็นเช่นนั้นเกี่ยวข้องกับรูปร่างของภาคตัดขวาง ณ จุดที่ธารสะเก็ดดาวตัดกับระนาบวงโคจรโลก การกระจายตัวของสะเก็ดดาวในธารมีลักษณะแตกต่างไปจากเมื่อก่อนทำให้เส้นกราฟของอัตราดาวตกไม่สมมาตรกันอย่างที่สังเกตพบในอดีต ทีมวิจัยนี้ยังได้พยากรณ์จากแบบจำลองว่าธารสะเก็ดดาวของฝนดาวตกคนคู่น่าจะผ่านวงโคจรโลกเฉพาะในช่วงปี ค.ศ. 1800-2100 ซึ่งแปลว่าในคริสต์ศตวรรษที่ 22 อาจไม่มีฝนดาวตกคนคู่ให้เห็นอีก


ตลอดช่วงเวลาที่ฝนดาวตกปรากฏขึ้นนั้น ไม่เคยมีการค้นพบดาวหางต้นกำเนิดของฝนดาวตกคนคู่เลย นักดาราศาสตร์หลายคนพยายามที่จะใช้ข้อมูลดาวตกที่ผ่านมาในการค้นหาแหล่งกำเนิดดังกล่าว ปี 1950 พลาเวคได้เสนอทฤษฎีว่าวัตถุท้องฟ้าต้นกำเนิดของฝนดาวตกคนคู่น่าจะเกิดจากดาวหางที่มีวงโคจรเป็นพาราโบลา ต่อมาลูบอร์ เครแซก (Lubor Kresak) ได้เสนอทฤษฎีว่าดาวหางดวงนี้น่าจะมีวงโคจรอยู่ด้านในของระบบสุริยะนานมาแล้วเนื่องจากธารสะเก็ดดาวมีความหนาแน่น แต่วงโคจรของธารสะเก็ดดาวเพิ่งจะผ่านโลกเนื่องจากแรงโน้มถ่วงรบกวนจากดาวเคราะห์ ทฤษฎีนี้ได้รับการยืนยันเมื่อ ไซมอน กรีน และ จอห์น เดวีส์ ค้นพบดาวเคราะห์น้อยดวงใหม่ในกลุ่มดาวมังกรจากภาพถ่ายอินฟราเรดของดาวเทียมไอราส (IRAS) เมื่อวันที่ 11 ตุลาคม ค.ศ. 1983 ซึ่งได้รับการยืนยันโดย ชาลส์ โควัล (Charles Kowal) จากภาพถ่ายผ่านกล้องโทรทรรศน์ขนาด 48 นิ้ว

เมื่อทราบวงโคจรของดาวเคราะห์น้อยแล้วไม่นาน สหพันธ์ดาราศาสตร์สากลก็รายงานข้อสังเกตของวิปเปิลว่าดาวเคราะห์น้อยดวงนี้โคจรอยู่ในเส้นทางใกล้เคียงกับธารสะเก็ดดาวของฝนดาวตกคนคู่ และได้รับการตั้งชื่อว่าเฟทอน (3200 Phaethon) ตามบุตรแห่งสุริยเทพฮีลิออสในเทพปกรณัมกรีก

การค้นพบครั้งนี้สร้างความประหลาดไม่น้อยเนื่องจากต้นกำเนิดของฝนดาวตกคนคู่กลับกลายเป็นดาวเคราะห์น้อย ไม่ใช่ดาวหางอย่างที่เคยเชื่อกัน บิล คุก (Bill Cooke) นักดาราศาสตร์ที่ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชล แสดงความเห็นต่อกรณีดังกล่าวว่าเฟทอนน่าจะเคยเป็นดาวหางมาก่อน แต่วงโคจรที่จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ห่างดวงอาทิตย์เพียง 0.14 หน่วยดาราศาสตร์ ทำให้ผิวน้ำแข็งระเหิดกลายเป็นไอไปหมด เหลือไว้แต่ส่วนที่เป็นหิน นอกจากแนวคิดนี้ นักดาราศาสตร์ยังมีแนวคิดว่าเฟทอนเป็นดาวเคราะห์น้อยแต่ถูกชนโดยวัตถุขนาดเล็กในขณะโคจรเคลื่อนผ่านแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก เป็นผลให้เกิดสะเก็ดดาวทิ้งไว้ตามวงโคจร เฟทอนจึงอาจจัดไว้ในกลุ่มของวัตถุที่เป็นทั้งดาวหางและดาวเคราะห์น้อยซึ่งปัจจุบันพบแล้วเพียงไม่กี่ดวงเท่านั้น

งานวิจัยล่าสุดเมื่อเร็ว ๆ นี้ ตีพิมพ์ใน Astronomy and Astrophysics ทีมนักดาราศาสตร์ญี่ปุ่นพบว่าดาวเคราะห์น้อย 2005 ยูดี (2005 UD) น่าจะเป็นชิ้นส่วนที่แตกออกมาจากเฟทอนโดยสังเกตได้จากวงโคจรและสีของพื้นผิวที่ใกล้เคียงกัน

ฝนดาวตกคนคู่ในปี 2550

องค์การอุกกาบาตสากล (International Meteor Organization - IMO) พยากรณ์ว่าฝนดาวตกคนคู่จะมีอัตราสูงสุดในวันศุกร์ที่ 14 ธันวาคม 2550 เวลา 23.45 น. ตามเวลาประเทศไทย (ให้ค่าความคลาดเคลื่อนไว้ที่ 2 ชั่วโมง 20 นาที) ทำให้ประเทศไทยสามารถมองเห็นดาวตกได้ในช่วงที่มีอัตราสูงสุดด้วยค่าประมาณ 100 ดวงต่อชั่วโมง อย่างไรก็ตาม เราสามารถมองเห็นดาวตกได้มากตั้งแต่คืนวันพฤหัสบดีที่ 13 ธันวาคม แต่คาดว่าจะต่ำกว่าคืนวันที่ 14 ธันวาคม อยู่ที่ราว 60 ดวงต่อชั่วโมง

ฝนดาวตกคนคู่เริ่มเห็นได้ตั้งแต่เวลาประมาณ 20.00 น. เป็นต้นไปและปรากฏไปจนถึงเช้ามืด ส่วนใหญ่ดาวตกที่เกิดก่อนเที่ยงคืนจะมีความสว่างน้อยกว่าและเคลื่อนที่ช้ากว่าดาวตกที่เห็นหลังเที่ยงคืน โดยทั่วไปคาดหมายได้ว่าจะพบดาวตกเป็นจำนวนน้อยในชั่วโมงแรก ๆ (ราว 20 ดวงต่อชั่วโมง) แล้วจึงเพิ่มขึ้นตามมุมเงยของกลุ่มดาวคนคู่ซึ่งเป็นบริเวณที่จุดกระจายฝนดาวตกอยู่ น่าจะเห็นดาวตกได้มากที่สุดในช่วงที่กลุ่มดาวคนคู่อยู่สูงใกล้จุดเหนือศีรษะซึ่งตรงกับเวลาประมาณ 0.00 - 4.00 น.

ดาวตกจากฝนดาวตกคนคู่ส่วนใหญ่มีสีขาวและเหลือง จุดกระจายฝนดาวตกอยู่ใกล้ดาวคาสเตอร์ในกลุ่มดาวคนคู่ (ปีนี้ดาวอังคารอยู่ในกลุ่มดาวคนคู่ ห่างจากจุดกระจายฝนดาวตกไปทางทิศตะวันตกไม่ไกลนัก) สามารถพบดาวตกสว่างที่เรียกว่าลูกไฟได้ประมาณร้อยละ 5 ของดาวตกทั้งหมด ดาวตกจากฝนดาวตกคนคู่มีอัตราเร็วประมาณ 35 กิโลเมตรต่อวินาที เทียบได้กับครึ่งหนึ่งของฝนดาวตกสิงโต นอกจากดาวตกจากฝนดาวตกยังมีดาวตกทั่วไปเกิดขึ้นราว 5-10 ดวงต่อชั่วโมง และดาวตกที่ไม่ใช่สมาชิกของฝนดาวตกคนคู่อีกเล็กน้อยโดยสังเกตได้จากทิศทางการเคลื่อนที่ จำนวนดาวตกที่พบอาจน้อยกว่าที่คาดไว้ได้หากท้องฟ้าไม่มืดสนิทหรือมีเมฆบดบัง พ.ศ. 2551 ฝนดาวตกคนคู่จะมีแสงจันทร์รบกวน จากนั้นจะสังเกตได้ดีอีกครั้งในปี 2552