New Portrait Made of Pluto and its Moons By SPACE.com Staff

ภาพถ่ายชุดใหม่ของดาวพลูโต(Pluto)และดวงจันทร์บริวาร เป็นภาพที่คมชัดที่สุดเท่าที่เคยถ่ายได้
พลูโต เคยถูกจัดอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์(planet) แต่ตอนนี้กลายเป็นดาวเคราะห์แคระ(dwarf planet) มาตั้งแต่ปีกลาย โดยสมาพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ(International Astronomical Union)

ดาวพลูโตอยู่ไกลเกินไปจนภาพถ่ายที่เคยถ่ายได้ก่อนหน้านี้ไม่ค่อยคมชัด แต่สำหรับภาพใหม่ทั้ง 20 ภาพ สว่างสดใสกว่าภาพเมื่อ 30 ปีก่อน เมื่อครั้งที่ดวงจันทร์ชารอน(Charon) พึ่งถูกค้นพบ ซึ่งการที่ภาพชัดเจนขึ้นย่อมทำให้การประมาณขนาดของดวงจันทร์บริวารของดาวพลูโตทั้งสาม นิกซ์(Nix) ไฮดรา(Hydra) และ ชารอน(Charon) ได้แม่นยำยึ่งขึ้น                                                                                                   “ปัจจัยหลายอย่างที่เกิดขึ้นพร้อมๆกัน มีผลต่อภาพถ่ายระบบดาวพลูโตอันน่าระทึกใจนี้” David Tholen นักดาราศาสตร์ ผู้ติดตามถ่ายภาพระบบดาวพลูโตโดยใช้กล้องโทรทรรศน์คู่แฝด Keck ซึ่งตั้งอยู่บนยอดเขา Mauna Kea หมู่เกาะฮาวาย

Tholen ใช้ระบบปรับแต่งแสง(adaptive optics system) ติดตั้งเข้ากับกล้องโทรทรรศน์ Keck เพื่อแก้ไขผลของความปั่นป่วนภายในชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งทำให้ภาพเทหวัตถุที่ถ่ายได้ไม่คมชัด(blur) นอกเหนือจากนี้ดาวพลูโต(Pluto) ยังอยู่ในตำแหน่งที่มันสว่างที่สุดภายในคืนนั้น และทำให้ระบบปรับแต่งแสงต้องทำงานเหมือนกำลังถ่ายภาพดาวฤกษ์ เขาถ่ายภาพ 16 ภาพของระบบดาวพลูโตและรวมให้เป็นภาพถ่ายภาพเดียว ผลที่ได้คือภาพถ่ายที่คมชัดของดวงจันทร์นิกซ์ กับไฮดรา ซึ่งพึ่งถูกค้นพบเมื่อปี 2548 โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
Tholen อธิบายว่า “มันเป็นความสนใจของเราที่จะถ่ายภาพเทหวัตถุในระบบดาวพลูโตให้ได้จำนวนมากๆ ด้วยความหวังว่าจะได้คุณภาพเท่าๆ กัน ซึ่งจะทำให้เราตามติดการโคจรรอบดาวพลูโตจนครบรอบของดวงจันทร์ นิกซ์ กับไฮดรา ภาพถ่ายที่คมชัดเหล่านี้จะแสดงตำแหน่งดวงจันทร์บริวารที่แม่นยำ ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถตรวจวัดการเคลื่อนที่แม้เพียงเล็กน้อยอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อกันและกัน อันนำไปสู่การคำนวณมวลของดวงจันทร์นิกซ์และไฮดราได้แม่นยำยิ่งขึ้น

นักดาราศาสตร์คำนวณขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์ทั้งสองไว้ว่าไม่น่าจะใหญ่กว่า 100 กิโลเมตร ขณะที่ดวงจันทร์ชารอนและดาวพลูโตมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1,212 กิโลเมตร และ 2,300 กิโลเมตร ตามลำดับ                                                                                การวัดมวลและขนาดที่แม่นยำยิ่งขึ้นจะเป็นประโยชน์ต่อภารกิจสำรวจระบบดาวพลูโตในปี 2558 โดยยานอวกาศ New Horizon ตัวอย่างเช่นการเลือกเวลาเปิดปิดหน้ากล้องถ่ายภาพที่ติดตั้งบนยาน New Horizon ก็จะขึ้นอยู่กับขนาดของดวงจันทร์ ตลอดจนดรรชนีสะท้อนแสงของผิวดวงจันทร์ด้วย เพื่อให้ได้ภาพที่ไม่สว่างจ้าจนเกินไปหรือมืดคล้ำอันเนื่องมาจากการใช้เวลาเปิดปิดหน้ากล้องนานหรือสั้นเกินไปตามลำดับ

ดวงจันทร์ไอโอ (Io) บริวารของดาวพฤหัสบดี จัดเป็นเทหวัตถุที่มีพื้นผิวอุดมไปด้วยภูเขาไฟ แต่กลับมีชั้นบรรยากาศอันเบาบางห่มคลุม จำนวนภูเขาไฟและปริมาณก๊าซอที่อยู่ภายในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์เป็นปริศนาให้นักวิทยาศาสตร์ได้ขบคิดมาหลายทศวรรษ แต่ด้วยยานอวกาศ New Horizons ที่พบแสงออโรรา(aurora) ของดวงจันทร์ดวงนี้ ได้เปิดโอกาสแก่นักวิทยาศาสตร์ในการไขปริศนาข้างต้น

ไอโอ(Io) เป็นเทหวัตถุที่เกิดปรากฎการณ์ซึ่งเกี่ยวข้องกับภูเขาไฟมากที่สุดในระบบสุริยะ จุดแต้มหลากสีสันของดวงจันทร์ดวงนี้ปรากฎดูคล้ายหน้าพิซซาเปปเปอร์โรนี (pepperoni pizza) และเพราะมีภูเขาไฟที่เป็นแหล่งกำเนิดสสารที่ทำให้ชั้นบรรยากาศของมันอุดมไปด้วยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์(sulfur dioxide) แต่ผลผลิตที่เกี่ยวข้องกับเถ้าถ่านที่ถูกพ่นออกมาจากภูเขาไฟและการระเหิดของวัสดุน้ำแข็งบริเวณพวยเถ้าถ่านยังคงเป็นปริศนาคาใจนักวิทยาศาสตร์   มาเกือบ 30 ปี

ภูเขาไฟของดวงจันทร์ไอโอ ปลดปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ หรือก๊าซที่มีกลิ่นเหม็นซึ่งออกมาขณะจุดไม้ขีดไฟให้ลุกไหม้ และเป็นก๊าซส่วนใหญ่ที่พบในชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไอโอ ขณะที่ไอโอหมุนจากกลางวันไปสู่กลางคืน ด้านมืดของก้อนหินสีเหลืองเย็นยะเยือกก้อนนี้จะลดอุณหภูมิลงเหลือเพียง -143 องศาเซลเซียส ทำให้ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ถูกแช่แข็งจนเป็นของแข็งคล้ายน้ำแข็งแห้งหรือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในสถานะของแข็ง ดังนั้นชั้นบรรยากาศของไอโอจึงบางลงแล้วหลงเหลือที่ว่างให้ภูเขาไฟได้ปลดปล่อยก๊าซเพื่อเติมเต็มส่วนที่ว่าง                                                                                                                  เนื่องจากก๊าซจากภูเขาไฟของไอโอในช่วงที่ยังมีอุณหภูมิสูง จะก่อให้เกิดแสงเรืองคล้ายออโรรา(aurora) บนโลก นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถคำนวณได้ว่าภูเขาไฟบนไอโอเติมก๊าซหรือวัสดุเข้าไปในชั้นบรรยากาศได้ด้วยการวัดความเข้มแสงออโรรา ที่อยู่ด้านกลางคืนของไอโอ โดยใช้ยานอวกาศ New Horizon ที่ติดตั้ง          อุปกรณ์สเปคโทรกราฟย่านรังสีอัลตราไวโอเลตที่ชื่อว่า อลิซ(Alice) เพื่อถ่ายภาพแสงออโรร่าของไอโอในขณะที่อยู่ในเส้นทางสู่ดาวพลูโต ซึ่งเป็นภารกิจหลักที่   คาดว่าจะไปถึงในปี 2558

คณะนักวิทยาศาสตร์พบว่าชั้นบรรยากาศด้านกลางวันของดวงจันทร์ไอโอ ประมาณร้อยละ 1/ 3 ถูกสร้างขึ้นจากก๊าซจากภูเขาไฟ ที่เหลือเป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์  แช่แข็งที่เปลี่ยนสถานะจากก๊าซไปเป็นของแข็งชั่วกัปชั่วกัลย์ และสะสมพอกพูนอยู่บนผิวดวงจันทร์นั่นเอง

จากงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature ฉบับวันที่ 11 ตุลาคม นักวิทยาศาสตร์ยืนยัน น้ำพุหิมะบนดวงจันทร์ Enceladus ของดาวเสาร์ ประทุขึ้นมาจากกลุ่มรอยแยกรอยๆ จุดร้อน(hot spot) บริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์ นี่เป็นงานวิจัยแรกที่แสดงความเชื่อมโยงระหว่างร่องรอยคล้ายลายเสือและน้ำพุหิมะ

ด้วยยานอวกาศคาสสินี(Cassini) ขององค์การบริหารการบินอวกาศ(NASA) นักวิจัยสามารถบันทึกตำแหน่งของน้ำพุหิมะบนดวงจันทร์ Enceladus ได้ตั้งแต่สองปีก่อน พวกเขาพบว่าวัสดุต่างๆ ที่ถูก่อนออกมา มาจากบริเวณจุดร้อน(hot spots) ที่แผ่ไปตามรอยแยกทั้งสี่บนผิวดวงจันทร์ที่ดูคล้ายลายเสือ(tiger stripe) ซึ่งได้แก่รอยแยก Alexandria, Cairo, Baghdad และ Damascus ชื่อเล่นทั้งสี่มาจากข้อตกลงภายในโครงการ Voyager ที่ต้องการระบุชื่อร่องรอยบนพื้นผิวเทหวัตถุบริวารของดาวเสาร์ตามนิยายปรัมปราและมหากาพย์ของโลก รอยแยกบนผิวดวงจันทร์ Enceladus ถูกตั้งชื่อตามเมืองภายในนิยายอาหรับ(Arabian story) ชุด “หนึ่งพันทิวาราตรี” (One Thousand Days and One Nights)

งานวิจัยนี้ยังแสดงการจำลองเหตุการณ์ด้วยคอมพิวเตอร์โดยอาศัยเงื่อนไขที่ได้จากการสังเกตการณ์ เพื่อจำลองกลไกที่เกิดขึ้นเบื้องหลังน้ำพุวัสดุ ซึ่งจะสามารถช่วยคาดการณ์ได้ว่ามีมหาสมุทรของเหลวขนาดใหญ่ที่อาจมีสิ่งมีชีวิต อยู่ภายใต้เปลือกน้ำแข็งของดวงจันทร์ Enceladus         กิจกรรมทางธรณีวิทยา(geologically active) บนดวงจันทร์ Enceladus ได้รับการยืนยันเมื่อสองปีก่อน เมื่อกล้องถ่ายภาพรังสีอินฟราเรดซึ่งติดตั้งบนยานอวกาศคาสสินีตรวจพบจุดร้อนผิดปกติบริเวณขั้วใต้ของดวงจันทร์น้ำแข็งดวงนี้ พบเส้นสายสีน้ำเงินบนฟิวดวงจันทร์ ซึ่งแท้จริงแล้วเป็นหุบเหวลึกที่กำลังพ่นของผสมระหว่าง น้ำในสถานะของเหลว น้ำแข็ง และของผสมสารอินทรีย์ ออกสู่อวกาศ

ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์คิดว่าสิ่งที่ดวงจันทร์ Enceladus พ่นออกมาจะทำให้เกิดวงแหวนของดาวเสาร์ชั้น E-ring และเมื่อดวงจันทร์ดวงอื่นๆ ของ   ดาวเสาร์โคจรผ่านเข้าไปในวงแหวนนี้ พวกมันจะถูกเคลือบด้วยสสารจาก Enceladus ซึ่งช่วยให้สะท้อนแสงได้ดีขึ้น จนดวงจันทรเหล่านั้นสว่าง     ผิดปกติ ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สร้างทฤษฎีเพื่ออธิบายน้ำพุเหล่านี้ว่าอาจเกิดจากการบดเบียดกันของแผ่นน้ำแข็ง กับการเปิดและปิดอย่างเป็นคาบของช่องว่างบนผิวดวงจันทร์ กลไกทั้งสองถูกคาดว่าเป็นกระบวนการต่อเนื่องจากการให้ความร้อนจากแรงไทดัล(tidal heating) เนื่องจากดวงจันทร์ Enceladus โคจรรอบดาวเสาร์เป็นวงรี ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจากดาวเสาร์ที่ดึงดูด Enceladus ณ แต่ละจุดบนเส้นทางโคจรย่อมแตกต่างกัน ทำให้ผิวดวงจันทร์โป่งพองขึ้นหรือยุบลงแตกต่างกันไปตามระยะทางที่ไม่เท่ากันตลอดวงโคจรด้วย การเคลื่อนที่ซ้ำแล้วซ้ำเล่าของผิวน้ำแข็งเหล่านี้ก่อให้เกิดแรงเสียดทานและความร้อน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่านี่เป็นกลไกควบคุมการเปิดและปิดของช่องว่างระหว่างแผ่นน้ำแข็ง                                 ผลงานนี้ยังสอดคล้องกับกลไกการเกิดน้ำพุร้อน ยกเว้นแต่น้ำพุบริเวณรอยแยกแบกแดด (Baghdad) เนื่องจากไม่พบการให้ความร้อนใดๆ บริเวณดังกล่าว

ทฤษฎีในอนาคตจะต้องรวมกิจกรรมทางธรณีวิทยาบริเวณรอยแยกแบกแดด (Baghdad) ไว้ด้วย ความแตกต่างดังกล่าวหมายความว่าใครก็ตามที่ทำงานเกี่ยวข้องกับทฤษฎีนี้จำเป็นต้องไปและดูด้วยตา ถ้าหากพวกเขาไม่สามารถปรับแต่งค่าตัวแปรเสริมใดๆ เมื่อทำให้ผลการจำลองสอดคล้องกับผลการสังเกตการณ์

Enceladus เป็นหนึ่งในเทหวัตถุเพียงไม่กี่ดวงภายในระบบสุริยะที่รู้กันว่ามีกิจกรรมทางธรณีวิทยา และการเดินทางไปที่นั่นจะช่วยตอบคำถามเกี่ยวกับชีววิทยาดาราศาสตร์(astrobiology)ได้                                                                                                                                      แม้ว่าดาวอังคารจะถูกคาดว่าจะมีสิ่งมีชีวิตมานานแล้ว แต่แม้ว่าบรรดาผู้ศึกษาดาวอังคารต่างบอกว่าไม่มีสิ่งมีชิวิตที่กำลังอาศัยอยู่บนดาวอังคาร    จนกว่าจะเดินทางไปที่ขั้วดาวอังคารทั้งสอง นักวิทยาศาสตร์คิดว่า Enceladus คล้ายกับดวงจันทร์ยูโรปา(Europa) ของดาวพฤหัสบดี คู่แข่งสำคัญ  ที่นักวิทยาศาสตร์จับตาว่าจะเป็นพิภพที่เหมาะสมสำหรับสิ่งมีชิวต เนื่องจากปัจจัยหลายอย่างที่จำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตล้วนถูกยืนยันว่ามีบนดวงจันทร์ Enceladus พวกเขาทำการศึกษาวัสดุที่พวยพุ่งออกมา พบการมีอยู่ของสารอินทรีย์ พบความร้อนที่เข้าไปในกลไกที่ทำให้เกิดพุวัสดุ คำถามที่ยังมีอยู่ก็เพียงพุวัสดุเหล่านี้แปรเปลี่ยนโดยตรงมาจากน้ำในสถานะของเหลวหรือไม่

รังสีคอสมิค(cosmic ray)ที่พุ่งเข้าหาโลกอย่างสม่ำเสมอนั้น มีขนาดเล็กแต่ก็เป็นอนุภาคพลังงานสูงยิ่งยวดที่เดินทางผ่านอวกาศมาด้วยความเร็ว เข้าใกล้แสง ทว่าแหล่งกำเนิดของพวกมันยังคงเป็นปริศนาท้าทายนักวิทยาศาสตร์มานานเกือบ 100 ปี แต่งานวิจัยใหม่ชิ้นหนึ่งกำลังจะพาปริศนานี้ก้าวเข้าไปใกล้คำตอบอีกก้าวหนึ่งแล้ว

ผลการสังเกตการณ์แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบเป็นคาบ(pulsating X-ray hot spot) เปิดเผยว่า ซากซูเปอร์โนวา(supernova remnant) อันเป็นสิ่งที่หลงเหลือจากการระเบิดตัวเองของดาวฤกษ์มวลมหาศาล กลับมีสนามแม่เหล็กที่เข้มข้นกว่าที่เคยคาดคิด นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าหลักฐานที่ค้นพบโดยตรงนี้ช่วยสนับสนุนว่าภายในซากซูเปอร์โนวามีสนามแม่เหล็กที่เข้มข้นพอที่จะเร่งอนุภาคภายในอวกาศให้มีพลังงานสูงขึ้นจนกลายเป็นรังสี คอสมิค

Yasunobu Uchiyama นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งองค์การสำรวจบรรยากาศและอวกาศญี่ปุ่น (Japan Aerospace Exploration Agency ; JAXA) อธิบายว่า “ความเข้มของสนามแม่เหล็กเป็นหัวใจสำคัญของทฤษฎีการเร่งรังสีคอสมิค(cosmic-ray acceleration theory)”

Uchiyama และคณะมุ่งความสนใจไปที่แหล่งกำเนิดความร้อนสูงที่แผ่รังสีเอกซ์ภายในซากซูเปอร์โนวาที่ชื่อ RXJ1713.7-3946 ภายในกลุ่มดาวราศีพิจิก(แมงป่อง) (Scorpius) ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา(Chandra) เนื่องจาก RXJ1713.7-3946 สว่างและหรี่ลงภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี ซึ่งเป็นสัญญาณสำคัญที่ระบุว่า มีอิเลคตรอนกำลังถูกเร่งความเร็วภายในสนามแม่เหล็กอันเข้มข้นในบริเวณดังกล่าว และนั่นอาจเป็นแหล่งกำเนิดรังสีคอสมิค และเนื่องจาก RXJ1713.7-3946 เคลื่อนที่ไม่มาก นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จึงสามารถวัดอัตราเร็วของคลื่นกระแทกของมันได้ 16 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง และนำไปสู่การวัดความเข้มของสนามแม่เหล็กที่เร่งอนุภาคของซากซูเปอร์โนวาดังกล่าวได้

รังสีคอสมิคถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อปี 2455 และนับแต่ปี 2503 เป็นต้นมา นักวิทยาศาสตร์คาดว่าซากซูเปอร์โนวาอาจเป็นแหล่งกำเนิดสำคัญของรังสีชนิดนี้ หลังการระเบิดของดาวฤกษ์ที่เรียกว่าซูเปอร์โนวา ซากซูเปอร์โนวาจะขยายตัวผ่านก๊าซระหว่างดาว(interstellar gas) ด้วยความเร็วสูงจนเกิดคลื่นกระแทกที่สามารถให้กำเนิดสนามแม่เหล็กความเข้มสู ขณะที่โปรตอน(proton) อิเลคตรอน(electron) และอนุภาคมีประจุชนิดอื่นๆ จากก๊าซระหว่างดาวถูกตรึงไว้ภายในสนามแม่เหล็กนั้น พวกมันก็จะถูกเร่งความเร็วจนมีความเร็วสูงแทบมองไม่เห็น จนกลายเป็นรังสีคอสมิค

โรงงานรังสีคอสมิคภายในอวกาศทำงานด้วยหลักการเดียวกับเครื่องเร่งความเร็วอนุภาคบนโลก แต่กลับสามารถเร่งอนุภาคด้วยพลังงานนับหมื่นเท่าของเครื่องมือของมนุษย์ ส่วน Uchiyama และคณะตีพิมพ์รายละเอียดของงานวิจัยนี้ภายในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 4 ตุลาคม

ยานอวกาศ New Horizons(ขอบฟ้าใหม่) ขององค์การบริหารการบินอวกาศของสหรัฐอเมริกา(NASA) ยานอวกาศลำแรกที่มีเป้าหมายการสำรวจที่ดาวพลูโตและดวงจันทร์บริวาร ขณะเคลื่อนที่ผ่านไปยังด้านหลังหรือด้านกลางคืนของดาวพฤหัสบดี(Jupiter) ได้ตรวจพบฟองขนาดใหญ่ของกลุ่มอนุภาคมีประจุหรือพลาสมา(plasma) ตลอดจนโครงสร้างของ magnetotail ที่คล้ายกับหางลูกอ๊อด ของดาวพฤหัสบดี

ภายในอวกาศใกล้ๆ ดาวเคราะห์หลายดวงภายในระบบสุริยะ(solar system) ของเรา มีการปะทะสังสรรกันระหว่างสนามแม่เหล็ก(magnetic field)ของดาวเคราะห์เหล่านั้นกับกระแสอนุภาคมีประจุความเร็วสูงจากดวงอาทิตย์ หรือที่เรียกว่าลมสุริยะ(solar wind) โดยเขตอิทธิพลที่สนามแม่เหล็กดาวเคราะห์แต่ละดวงแข็งแกร่งพอที่จะต้านทานและชลอความเร็วหรือแม้แต่หยุดอนุภาคภายในลมสุริยะได้ เรียกว่า “ปริมณฑลแม่เหล็ก (magnetosphere)”

สำหรับดาวพฤหัสบดีซึ่งมีสนามแม่เหล็กที่เข้มข้น ปริมณฑลแม่เหล็ก มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 200 เท่าของขนาดดาวพฤหัสบดี และจัดเป็นโครงสร้าง      ขนาดใหญ่ที่สุดภายในระบบสุริยะเลยทีเดียว อีกทั้งแม้ว่าดาวพฤหัสบดีจะอยู่ห่างไกลจากโลกมากก็ตาม หากตามนุษย์มองเห็นปริมณฑลแม่เหล็กของดาวเคราะห์  ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะดวงนี้ล่ะก็ เราจะเห็นมันมีขนาดปรากฎบนท้องฟ้าเท่ากับขนาดของดวงจันทร์วันเพ็ญเลยทีเดียว ด้านที่ปริมณฑลแม่เหล็กดาวพฤหัสบดี  หันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์หรือด้านกลางวัน ปริมณทลแม่เหล็กจะถูกลมสุริยะบีบ ส่วนด้านหลังกลับปริมณฑลแม่เหล็กกลับถูกลมสุริยะลากให้ยืดยาวออกไปจนดูคล้ายหางของดาวหางหรือลูกอ๊อดกบ

ขณะที่ยานอวกาศ New Horizons มุ่งหน้าสู่ดาวพลูโต ยานอวกาศลำนี้จำเป็นต้องโคจรผ่านเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีเพื่อยืมแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของดาวเคราะห์ดวงนี้ช่วยเหวี่ยงให้ตัวยานเดินทางไปยังดาวพลูโตได้ ด้วยการเพิ่มความเร็วและเปลี่ยนทิศทางให้ออกจากระนาบดาวเคราะห์อื่นๆ เนื่องจากระนาบการโคจรของดาวพลูโตรอบดวงอาทิตย์ทำมุมเอียงกับระนาบการโคจรของดาวเคราะห์อื่นๆรอบดวงอาทิตย์ และเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ ศกนี้ New Horizons ก็ได้เดินทางเข้าไปยัง ปริมณฑลแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี ตัดผ่านเข้าไปในส่วน magnetotail หรือบริเวณหางของปริมณฑลแม่เหล็กเป็นระยะทางกว่าร้อยล้านกิโลเมตร ซึ่งนับว่าเป็นระยะทางที่ยาวกว่ายานอวกาศลำใดๆ จะเคยเดินทางผ่าน

ภายใน magnetotail ของดาวพฤหัสบดี ยานอวกาศ New Horizon เคลื่อนผ่านฟองพลาสมาซึ่งเคลื่อนที่ช้า ที่เรียกว่า plasmoids ซึ่งเกิดขึ้นภายใน magnetotail และเคลื่อนไปตามสนามแม่เหล็กดาวพฤหัสบดี นักวิทยาศาสตร์คิดว่าฟองก๊าซดังกล่าวเกิดจากวัสดุที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากดวงจันทร์ไอโอ(Io) หนึ่งในบริวารดวงหนึ่งของดาวพฤหัสบดี โดยดวงจันทร์ดวงนี้จัดเป็นเทหวัตถุที่มีภูเขาไฟที่ยังประทุอยู่มากที่สุดแห่งหนึ่งในระบบสุริยะ ทุกครั้งที่ภูเขาไฟระเบิด ดวงจันทร์ไอโอจะพ่นวัสดุออกสู่อวกาศคิดเป็นอัตรา 1 ตันต่อวินาที วัสดุดังกล่าวจะถูกอนุภาคภายใน ปริมณฑลแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีแย่งเอาอิเลคตรอน(electron) ออกไป ทำให้อนุภาคจากไอโอกลายเป็นไอออนประจุบวกที่ถูกกักไว้ภายในสนามแม่เหล็ก แล้วเคลื่อนที่ไปรอบๆ ดาวพฤหัสบดีเหมือนกับกลุ่มเมฆ

Ralph McNutt นักวิทยาศาสตร์อาวุโสแห่งห้องทดลองฟิสิกส์ประยุกต์ มหาวิทยาลัยจอห์น ฮอปกินส์ และผู้นำงานวิจัยนี้พร้อมทั้งสมาชิกกลุ่มวิจัยเสนอว่า อนุภาคจากดวงจันทร์ไอโอที่ถูกจับไว้จะยืดเส้นสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีคล้ายกับยางวงยืด(rubber band) ในขณะนั้นเส้นสนามจะถูกดึงกลับจนเกิดเหตุการณ์ “การต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็ก” (magnetic reconnection) คล้ายกับการดีดกลับของยางยืดที่ทำให้เกิดแรงดึงกลับ นักวิทยาศาสตร์คิดว่าเส้นสนาม           ที่ดีดกลับจะมีพลังงานสูงพอที่จะพากลุ่มก้อนพลาสมาขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบดาวพฤหัสบดี พร้อมทั้งส่งผ่านพลังงานไปยังฟองพลาสมาและเร่งความเร็วพาพวกมัน  ไปยังส่วน magnetotail กลายเป็น plasmoid ในที่สุด

นอกจากนี้ยานอวกาศ New Horizon ยังตรวจพบอนุภาคมีประจุร้อน(very hot charged particle)หรืออนุภาคมีประจุที่มีพลังงานจลน์สูง กำลังเคลื่อนที่ไปตาม magnetotail ซึ่งจะเย็นตัวหรือมีพลังงานจลน์ลดลงจนเคลื่อนที่ช้าลงไปเรื่อยๆ ขณะที่พวกมันเคลื่อนห่างออกไปจากดาวพฤหัสบดี อนุภาคบางส่วนมาจากดวงจันทร์ไอโอ แต่บางส่วนมาจากลมสุริยะ และภายในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีเอง ซึ่งอนุภาคจากภายในชั้นบรรยากาศดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์แปลกใจ

“มันแน่ชัดว่ามีการหลบหนีอย่างมีนัยสำคัญของวัสดุจากดาวเคราะห์(ดาวพฤหัสบดี) เพราะการประทุอันสุกสว่างที่สุดที่เห็นได้ เป็นวัสดุส่วนใหญ่ที่มาจากดาวพฤหัสบดี ไม่ได้มาจากลมสุริยะหรือดวงจันทร์ไอโอ” David McComas หัวหน้าผู้ตรวจสอบของแผนกอุปกรณ์ Solar Wind Around Pluto(SWAP) ซึ่งติดตั้งบนยาน New Horizon กล่าว

ยานอวกาศยังคงพบบางสิ่งที่ตรงข้ามกับ magnetotail ของโลก สำหรับ magnetotail ของดาวเคราะห์ก๊าซชนิด Jovian ยังมีโครงสร้างที่น่าตกใจ เนื่องจากมันมีทั้งการแปรเปลี่ยนแบบใช้ระยะเวลานาน และขอบเขตความหนาแน่นพลาสมาที่เรียบหรือเปลี่ยนแปลงอย่างชนิดฉับพลัน “รายงานจากการสังเกตการณ์โดยยานอวกาศ Pioneer 7 ว่า magnetotail ของโลกมีความยาวประมาณ 1,000 เท่า ของรัศมีโลก แต่กลับมีโครงสร้างที่ไม่ต่อเนื่องและไม่อยู่ในระเบียบเหมือนกับดาวพฤหัสบดี” McNutt อธิบาย “magnetotail ของดาวพฤหัสบดียาว แต่มีที่สิ้นสุด ที่บางจุดในอวกาศ ความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์จะหายไป อีกทั้ง magnetotail ก็จะเรียวเล็กลงผสามกลมกลืนไปกับลมสุริยะ ส่วน plasmoid ก็จะสูญเสียรูปร่างไปตามระยะทาง อนุภาคภายใน plasmoid ก็จะผสานกลมกลืนไปกลับอนุภาคของดวงอาทิตย์ภายในลมสุริยะด้วยเช่นกัน

งานวิจัยนี้ ตีพิมพ์รายละเอียดลงในวารสาร Science ฉบับวันที่ 9 ตุลาคม ซึ่งสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสนามแม่เหล็กดาวเคราะห์ได้ดียิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นสนามแม่เหล็กของโลกหรือดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ทั้งในและนอกระบบสุริยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเราเข้าใจดาวพฤหัสบดีได้ดียิ่งขึ้นเพียงใด เราก็จะเข้าใจดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะชนิด ดาวพฤหัสบดีร้อน(hot Jupiter) ได้ดียิ่งขึ้นเพียงนั้น

ดาวเทียม Solar Terrestrial Relation Observatory (STEREO) ของนาซาสามารถจับภาพเหตุการณ์พายุสุริยะทำลายหางของดาวหาง            เมื่อวันที่ 20 เมษายน ที่ผ่านมา ดวงอาทิตย์เกิดการประทุแบบปลดปล่อยกลุ่มเมฆขนาดใหญ่ของก๊าซพลังงานสูงออกมา หรือ การปลดปล่อยมวล โคโรนา (Coronal mass ejection : CME) กลุ่มเมฆดังกล่าวพุ่งตรงเข้าไปยังเส้นทางของดาวหาง Encke ซึ่งกำลังโคจรเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์    ภายในระยะไม่เกินวงโคจรของดาวพุธ ช่วงเวลาที่กลุ่มก๊าซพุ่งเข้าปะทะและกวาดผ่านดาวหาง หางที่สุกสว่างของ Encke กลับแยกขาดออกจาก  ส่วนหัวของดาวหางอันเป็นหินน้ำแข็ง และถูกเมฆก๊าซมีประจุเหล่านั้นพัดพาออกไป

Angelos Vourlidas จากศูนย์ปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือ(Naval Research Laboratory) ของสหรัฐอเมริกา กล่าวว่า “เรารู้สึกตกใจเมื่อเห็นภาพถ่ายดังกล่าว” “นี่เป็นครั้งแรกที่เราเป็นประจักษ์พยานการปะทะกันระหว่าง CME กับดาวหาง และยิ่งหน้าประหลาดใจเมื่อเห็นหางดาวที่หลุดออกจาก    แกนหลางอันเป็นน้ำแข็ง”

ดาวหางเป็นก้อนน้ำแข็งที่หลงเหลืออยู่จากกระบวนการกำเนิดระบบสุริยะเมื่อประมาณพันล้านปีก่อน พวกมันมักจะถูกแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์หรือดาวเคราะห์บริวารดวงอื่นๆ ชักนำให้เร่ร่อนออกจากบ้านเกิดอันไกลโพ้นและเย็นยะเยือก ณ ส่วนนอกสุดของระบบสุริยะ เข้าสู่บริเวณระบบสุริยะ    ส่วนใน โดยทั่วไปดาวหางมีวงโคจรที่มีความรีมาก ทำให้ ณ ช่วงหนึ่งของเส้นทางโคจร ดาวหางจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ เมื่อเวลานั้นมาถึงความร้อนจากดวงอาทิตย์จะระเหยก๊าซและฝุ่นออกจากแกนกลางซึ่งเป็นน้ำแข็งของดาวหาง ก๊าซหรือฝุ่นห่อหุ้มส่วนหัวหรือ nucleus ของดาวหาง เรียกว่า coma ส่วนที่ถูกลมสุริยะพัดพาออกไปยังด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์กลายเป็นส่วนที่เรียกว่า “หาง” (tail)

ส่วน CME เป็นการประทุอย่างรุนแรงบนดวงอาทิตย์ ซึ่งพามวลมากกว่าพันล้านตันออกสู่อวกาศด้วยอัตราเร็วประมาณ 100 ถึง 300 กิโลเมตรต่อวินาที ปรากฎการณ์นี้ทำให้เกิดพายุแม่เหล็กโลก(geomagnetic storms) ภายในชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งก่อกวนการทำงานของดาวเทียม ระบบสื่อสารทางวิทยุ และบางครั้งก็ทำให้ดาวเทียมเสียหายจนไม่สามารถใช้งานได้

ขณะที่นักวิทยาศาสตร์เกรงกลัวว่าหางของ Encke จะขาดจากกันตลอดกาลและ CME จะเป็นจำเลยในคดีนี้ แต่นี่ก็เป็นครั้งแรกที่เราได้พบเหตุการณ์อันน่าสะพรึงกลัวนี้ รายงานการค้นพบนี้ จะตีพิมพ์รายละเอียดลงในวารสาร Atmospheric Journal Letter ฉบับวันที่ 10 ตุลาคม ศกนี้

เมื่อปี 2547 ยานอวกาศยูลิซิส (Ulysses) ขององค์การบริหารการบินอวกาศ สหรัฐอเมริกา (NASA) และ องค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency : ESA) ได้บินผ่านหางของดาวหาง McNaught โดยบังเอิญ ครั้งนั้นข้อมูลที่ตรวจได้โดย สเปคโตรมิเตอร์ตรวจวัดไอออนองค์ประกอบภายในลมสุริยะ (Solar Wind Ion Composition Spectrometer : SWICS) ซึ่งติดตั้งไปกับยานลำดังกล่าว แสดงให้เห็นว่าหางของดาวหาง (comet tail) ทำให้ลมสุริยะหรือสายธารอนุภาค  มีประจุ (charged particle) ที่อออกมาจากดวงอาทิตย์อย่างสม่ำเสมอ เคลื่อนที่ช้าลง

โดยทั่วไปอนุภาคมีประจุ จะเคลื่อนที่ออกสู่อวกาศด้วยอัตราเร็วประมาณ 700 กิโลเมตรต่อวินาที แต่ภายในหางของดาวหางหรือกระแสก๊าซหรือฝุ่นที่แผ่ขยายตัวออกมาจากส่วนหัวของดาวหางแล้วถูกลมสุริยะพัดพามายังทิศข้ามกับดวงอาทิตย์ ลมสุริยะกลับมีความเร็วเหลือเพียง 400 กิโลเมตร ต่อชั่วโมง

นอกจากนี้ เนื่องจากลมสุริยะประกอบด้วยอะตอมธาตุที่สูญเสียอิเลคตรอนออกไป จึงทำให้กลายเป็นไอออนประจุบวก(Positive charged ion) แต่ยานยูลิซิส    กลับพบอิเลคตรอนปะปนมากับลมสุริยะภายในชั้นบรรยากาศของดาวหางที่ยืดยาวออกมาด้านหลังหรือ comet tail ด้วย แสดงว่าชั้นบรรยากาศของดาวหาง       ปลดปล่อยอิเลคตรอนออกมา ปะปนไปกับลมสุริยะด้วย

การค้นพบปรากฎการณ์ใหม่ทั้งสอง นำความตื่นเต้นมายังนักวิทยาศาสตร์หลายคน Thomas Zurbuchen หนึ่งในสมาชิกกลุ่มวิจัยนี้ จากมหาวิทยาลัยแห่งมิชิแกน (University of Michigan) เปรียบเปรย การที่ยานอวกาศยูลิซิสบินผ่านหางดาวหางแล้วพบข้อมูลอันน่าพิศวงดังกล่าว ก็เหมือนกับการที่เอามือวักน้ำในทะเลสาบมิชิแกน (Lake Michigan) แล้วได้ปลาติดมาตัวหนึ่ง

อย่างไรก็ดีสิ่งที่ยานยูลิซิสพบ กลับขัดแย้งกับผลการสังเกตการณ์เมื่อปี 2539 เมื่อยานอวกาศยูลิซิลำเดียวกัน บินผ่านหางของดาวหางเฮียกกุตาเกะ (Hyakutake) ครั้งนั้นกลับไม่พบทั้งลมสุริยะที่เคลื่อนที่ช้าลงหรือแม้แต่กระแสอิเลคตรอน

นอกจากดวงหาง McNaught แล้ว ยานอวกาศยูลิซิสเคยบินผ่านหางของดาวหาง SOHO (ตั้งชื่อตามยานอวกาศ SOHO ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่นำไปสู่การค้นพบ     ดาวหางหลายต่อหลายดวง) เมื่อปี 2547 หลังจากการประทุของอนุภาคพลังงานสูงจากผิวดวงอาทิตย์ ที่เรียกว่าการปลดปล่อยมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejetion:CME) ซึ่งพัดพาเอาวัสดุจากดวงหางมายังยานอวกาศยูลิซิส

รายงายการวิจัยนี้ตีพิมพ์ลงในวารสาร Astrophysical Journal ฉบับวันที่ 1 ตุลาคม

หอสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์และสภาพอวกาศรอบดวงอาทิตย์(SOlar and Heliospheric Observatory:SOHO) พบดาวหางดวงใหม่ที่กำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวหางดวงดังกล่าวถูกตั้งชื่อว่า P/2007 R5 (SOHO) เป็นดาวหางที่มีคาบ(periodic comet) หรือมีวงโคจรเป็นวงปิดสามารถเดินทางกลับมายังตำแหน่งเดิมได้ โดยไม่หลุดหายออกไปจากระบบสุริยะ

ดาวหางแบบมีคาบเท่าที่ค้นพบมี 190 ดวงจากจำนวนดาวหางหลายพันดวงที่ถูกค้นพบแล้ว แม้ว่าดาวหางที่ถูกคาดว่าจะโคจรเป็นคาบจะมีจำนวนมากกว่านี้ แต่ก็ต้องรอให้พบเห็นดาวหางดวงเดิมในตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์สองครั้ง   และมีคาบไม่เกินกว่า 200 ปี   โดยดาวหางแบบมีคาบที่ยอดนิยมที่สุด   ดาวหางฮัลลีย์  (Halley’s Comet) ซึ่งจะโคจรมาเยี่ยมเยือนระบบสุริยะรอบในทุกๆ 76 ปี โดยล่าสุดคือเมื่อปี 2529

ขณะที่ดาวเทียม SOHO พบดาวหางกว่า 1,350 ดวง ซึ่งคาดว่าจะมีคาบ แต่ P/2007 R5 (SOHO) เป็นดาวหางดวงแรกที่ได้รับการพิสูจน์ยืนยันข้อสันนิษฐานและประกาศอย่างเป็นทางการ

ดาวหางดวงใหม่นี้มีวงโคจรเล็กกว่าฮัลลีย์ โดยโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบรอบทุกๆ 4 ปี ถูกพบเห็นครั้งแรกเมื่อเดือนกันยายน 2542 และอีกครั้งในเดือนกันยายน 2546 โดย Sebastian Hoenig นักศึกษาปริญญาเอกจากสถาบันมักซ์-พลังค์ เพื่อดาราศาสตร์วิทยุ  (Max-Planck-Institute for Radioastronomy)          กรุงบอนน์ เยอรมนี ซึ่งคาดว่าดาวหางทั้งสองอาจเป็นเทหวัตถุดวงเดียวกัน

เพื่อพิสูจน์ข้อสันนิษฐานของตัวเอง Hoenig คำนวณวงโคจรของดาวหางและทำนายว่ามันจะกลับมาให้เห็นอีกในวันที่ 11 กันยายน 2550 ซึ่งดาวหางดวงนี้ก็มาตามนัด โดยปรากฏตัวในกล้อง LASCO ของยาน SOHO นับว่า Hoenig คำนวณได้อย่างถูกต้องและแม่นยำมาก วิธีการนี้คล้ายกับวิธีการที่ Edmond Halley นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษใช้เมื่อปี พ.ศ. 2225 เชื่อมโยงดาวหางที่พบในปี พ.ศ. 2074 กับ 2150

P/2007 R5 (SOHO) ถูกคาดว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100 ถึง 200 เมตร แตกต่างจากดาวหางดวงอื่นๆ ตรงที่ไม่มีหางหรือแม้แต่ ฮาโลเรืองแสง(glowing halo) ที่เรียกว่า โคมา(coma) อันเป็นกลุ่มก๊าซและฝุ่นห่อหุ้มส่วนหัว จนนักวิทยาศาสตร์บางท่านสงสัยว่ามันอาจเป็นเพียงดาวเคราะห์น้อยน้ำแข็งมากกว่า แต่ P/2007 R5(SOHO) ก็ยังแสดงสมบัติของดาวหาง โดยขณะที่มันเคลื่อนที่เฉียดผ่านดวงอาทิตย์ที่ระยะ 7.9 ล้านกิโลเมตร ดาวหางดวงนี้กลับสว่างนับล้านเท่าของความสว่างปกติของดาวหางทั่วไป ดังนั้น P/2007 R5 (SOHO) จึงเป็นดาวหางอย่างไม่ต้องสงสัย

P/2007 R5 (SOHO)  เรืองสว่างเพียงช่วงสั้นๆ เท่านั้น  หลังจากนั้นก็หรี่ลงจน LASCO ไม่สามารถจับภาพได้   เพราะขนาดที่ค่อนข้างเล็กของมันยังทำให้        การสังเกตการณ์จากบนพื้นโลกเป็นไปได้ยากยิ่งขึ้น

Karl Kattams ผู้ดูแลโครงการค้นหาดาวหางด้วยยาน SOHO ให้ความเห็นว่ามีความเป็นไปได้มากที่ ดาวหางดวงนี้จะเป็น extinct comet หรือดาวหางที่น้ำแข็งส่วนใหญ่ระเหยออกไป เหลือวัสดุเพียงน้อยนิดในการสร้าง หาง(tail) หรือโคมา(coma) อันเนื่องมาจากการโคจรในระยะใกล้กับดวงอาทิตย์มากจนน้ำแข็งถูกระเหยออกไปเป็นจำนวนมาก

นักดาราศาสตร์คาดว่า P/2007 R5 (SOHO) จะกลับมาให้เห็นอีกในเดือนกันยายน 2554 และพวกเขาก็เฝ้ารอต่อไปเพื่อหวังว่าจะได้ศึกษาดาวหางดวงนี้อีกครั้ง

แม้นักดาราศาสตร์สามารถค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่มีขนาดใกล้เคียงกับโลกได้แล้ว แต่ก็ไม่ได้หยุดยั้งการสร้างทฤษฎีหรือแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์เพื่ออธิบายสิ่งที่พิภพนอกระบบสุริยะควรจะเป็น

บัญชีรายชื่อดาวเคราะห์ 14 ชนิด บัญชีใหม่สามารถช่วยนักล่าดาวเคราะห์ค้นพบพิภพใหม่ๆ ที่ยังคงเป็นนิยาย                                                                          ด้วยการจำลองโดยคอมพิวเตอร์ ทำให้ได้ดาวเคราะห์ 14 ชนิด แปรผันตามมวล เส้นผ่านศูนย์กลาง องค์ประกอบ และสถานที่ที่อาจพบได้ภายในกาแลกซี           ทางช้างเผือก

บางดวงอาจประกอบด้วย น้ำแข็ง (pure water ice), คาร์บอน (carbon) เหล็ก (iron) ซิลิเกต (silicate) คาร์บอนมอนอกไซด์(carbon monoxide) หรือ ซิลิกอนคาร์ไบด์(silicon carbide) เป็นองค์ประกอบหลัก ขณะที่ดาวเคราะห์ชนิดอื่นอาจมีสารประกอบผสมผสารกันอย่างหลากหลาย

Marc Kuchner จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด ของนาซา และคณะ จะตีพิมพ์งานวิจัยนี้ในวารสาร Astrophysical Journal ฉบับวันที่ 20 ตุลาคม             นอกเหนือจากการตั้งสมมติฐานพิภพไกลโพ้นรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ซึ่งอาจจะใหญ่หรือเล็กกว่าดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเรา นักดาราศาสตร์ยังสนใจทุกรูปแบบของดาวเคราะห์ที่เป็นไปได้ ซึ่งจะนำไปสู่องค์ประกอบของวงแหวนมวลสารก่อนกำเนิดดาวเคราะห์ (protoplanetary disk) อันเป็นแหล่งวัตถุดิบสำหรับการก่อตัวของดาวเคราะห์รอบๆ ดาวฤกษ์รุ่นใหม่

ดาวเคราะห์มากกว่า 250 ดวงที่ถูกค้นพบนอกระบบสุริยะ ส่วนใหญ่มีขนาดพอๆ กับดาวพฤหัสบดี (Jovian-like world) ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงทราบความเป็นไปได้ที่จะพบดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ แต่ทว่าสำหรับดาวเคราะห์คล้ายใกล้โลก(Earth-like) ดาวเคราะห์หิน หรือแม้แต่ดาวเคราะห์ที่อุดมด้วยน้ำ ยังคงห่างไกลจากความเข้าใจในปัจจุบันของนักดาราศาสตร์

ด้วยการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาผลจากแรงโน้มถ่วงที่กดดันดาวเคราะห์ทั้งมวลและองค์ประกอบทางเคมี และทำนายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวเคราะห์ และพบว่าขนาดของดาวเคราะห์มีความสัมพันธ์กับมวล ดาวเคราะห์ที่ประกอบด้วยน้ำบริสุทธิ์และมีน้ำหนักเท่าโลกจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 15,289 กิโลเมตร ขณะที่ดาวเคราะห์เหล็ก(iron planet) ที่มวลเท่ากันจะถูกแรงโน้มถ่วงกดทับจนมีขนาดเหลือเพียง 3000 กิโลเมตร ส่วนโลกที่ ประกอบด้วยซิลิเกตเป็นส่วนใหญ่มีขนาด 12,755 กิโลเมตร

กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ยังสามารถให้แนวทางในการค้นหาดาวเคราะห์แต่ละชนิดอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ดาวเคราะห์อุดมคาร์บอนและคาร์บอนมอนอกไซด์ มักจะเป็น บริวารของดาวฤกษ์ที่วิวัฒนาการจนสิ้นสุดอายุขัยไปแล้ว เช่น ดาวแคระขาว(dwarf) และ พัลซาร์(pulsar) หรือไม่ก็ก่อตัวภายในวงแหวนวัสดุที่อุดมด้วยธาตุคาร์บอน เหมือนกับดาวเคราะห์บริวารของ Beta Pictoris

โครงการไล่ล่าดาวเคราะห์และภารกิจอื่นๆ ที่กำลังจะตามมา เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope) หรือ Terrestrial Planet Finder เป็นต้น นักวิจัยหวังว่าเมื่อนักดาราศาสตร์เริ่มต้นค้นหาดาวเคราะห์คล้ายโลก แบบจำลองเหล่านี้จะได้รับข้อมูลของดาวเคราะห์ในเบื้องลึกต่อไป  ทั้งขนาด มวล และองค์ประกอบทางเคมี

กาแลกซีคู่หูเคยวิ่งผ่านทางช้างเผือก

Milky Way Companions Just Passing Through

October 3^rd, 2007

Adapted from : www.space.com

ผลการสังเกตการณ์กาแลกซีแคระ เมฆของแมกเจลเลนใหญ่(Small Magellanic Cloud) กับเมฆของแมกเจลเลนเล็ก(Small Magellanic Cloud) ทำให้ต้องปรับปรุงทฤษฎีเกี่ยวกับอันตรกิริยาระหว่างกาแลกซีทางช้างเผือกกับกาแลกซีบริวารใหม่

แสดงกาแลกซี Large Magellanic Cloud หนึ่งในกาแลกซีเพื่อนบ้านที่ใกล้กาแลกซีทางช้างเผือกของเรามากที่สุด

Credit: Robert Gendler and Josch Hambsch

Gurtina Besla แห่งศูนย์ฮาร์วาร์ด-สมิทธโซเนียน เพื่อฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ในแมซซาชูเซตต์ส ผู้เขียนนำในงานวิจัยที่กำลังตีพิมพ์ กล่าวว่า “เราทราบเกี่ยวกับเมฆดังกล่าวตั้งแต่ยุคสมัยของแมกเจลแลน และเครื่องมือวัดสามารถเก็บเกี่ยวข้อมูลทุกด้านที่เราคิดว่าจะทำให้เราเข้าใจประวัติศาสตร์และวิวัฒนาการของกาแลกซี” กาแลกซีเมฆแมกเจลแลนใหญ่(Large Magellanic Cloud) มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1 ใน 20 ของเส้นผ่านศูนย์กลางกาแลกซีทางช้างเผือก และมีจำนวนดาวฤกษ์น้อยกว่าถึง 10 เท่า อยู่ห่างจากโลก 160,000 ปีแสง ส่วนกาแลกซีเมฆแมกเจลแลนเล็ก(Small Magellanic Cloud) ที่เล็กกว่าทางช้างเผือก 100 เท่า อยู่ห่างจากโลก 200,000 ปีแสง

เดิมที นักดาราศาสตร์คิดกันว่าแนวก๊าซไฮโดรเจนที่ขยายออกมาจากกาแลกซีขนาดเล็กดังกล่าวหรือที่เรียกว่า ธารแมกเจลแลน(Magellanic Stream) เกิดขึ้นเนื่องจากแรงไทดัลระหว่างกาแลกซีแมกเจลแลนทั้งสองกับทางช้างเผือก หรือไม่ก็เกิดจากก๊าซไฮโดรเจนที่ถูกความดันก๊าซภายในกาแลกซีแมกเจลแลนพ่นออกมาจากบริเวณฮาโล(halo) ทว่าสมมติฐานทั้งหมดกลับถูกล้ม ด้วยแนวคิดที่ว่ากาแลกซีทั้งสองเคยเคลื่อนผ่านกัน

ประชาการของดาวฤกษ์เกิดใหม่ภายใน Small Magellanic Cloud โดยกล้องโทรทรรศ์อวกาศ Hubble

Credit: NASA, ESA, A. Nota (STScI)

เมื่อต้นปี นักดาราศาสตร์ทำการวัดความเร็วในสามมิติของกาแลกซีเมฆของแมกเจลแลนทั้งสอง และพบว่าพวกมันเคลื่อนที่ในอวกาศด้วยความเร็วเป็นสองเท่าของค่าอัตราเร็วที่เคยคำนวณไว้ก่อนหน้า กลุ่มของ Besla นำผลที่ได้ไปคำนวณในแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ และพบว่ากาแลกซีทั้งสองโคจรเป็นพาราโบลา และเคยพุ่งผ่านเข้ามาในกาแลกซีของเราเมื่อประมาณ 1 ถึง 3 พันล้านปีก่อน

Besla อธิบาย “ปัญหาคือ เมฆของแมกเจลแลนเล็กเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ทำให้เกิดการโคจรแบบพาราโบลา ซึ่งนับเป็นความเร็วที่สูงมาก มันเคลื่อนที่เร็วเกินไป หากไม่มีผลกระทบอื่นๆเกี่ยวข้อง มันก็จะเคลื่อนห่างออกไปอย่างรวดเร็ว แต่เพราะแรงเสียดทานจากก๊าซภายในฮาโล(halo) ของกาแลกซีทางช้างเผือก และการศูนย์เสียมวลจนทำให้เกิด ธารแมกเจลแลน(magellanic stream) เป็นตัวหน่วงความเร็วของกาแลกซีดังกล่าว

ภาพจำลองแสดงตำแหน่งในสามมิติของกาแลกซีทางช้างเผือก เมฆแมกเจลแลนใหญ่และเล็ก รวมทั้ง ธารแมกเจลแลน(magellenic stream)

อันเป็นกลุ่มก๊าซที่ทอดออกมานอกกาแลกซีเพื่อนบ้านทั้งสอง

Credit: M. Putnam, B. Gibson (MSO) et al., CSIRO

แม้ว่ากาแลกซีจะมีวงโคจรอันยืดยาว แต่ก็ยังสามารถโคจรกลับมาหากาแลกซีทางช้างเผือกได้อีก แต่ก็อาจต้องใช้เวลามากกว่า 8 พันล้านปี หรือนานกว่านั้น     คณะนักวิจัยยังอธิบายอีกว่า ขณะที่ดาวฤกษ์ก่อตัวมันจะสูญเสียมวลบางส่วนไปในรูปของลมดาวฤกษ์(stellar wind) รวมทั้งการระเบิดและพัดพาเอาก๊าซบางส่วนออกสู่อวกาศ มีความเป็นไปได้ว่าวัสดุหรือก๊าซบางส่วนจะถูกพาออกมาเป็นช่วงๆ แล้วปรากฎการณ์อื่นๆ ที่คล้ายกับ ram pressure (แรงดันเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง) กับแรงไทดัล(Tidal Force) จะเป็นตัวฉุดเอาวัสดุหรือก๊าซเหล่านั้นออกมาจากกาแลกซี แรงไทดัลระหว่างวัตถุขนาดใหญ่ อย่างเช่นโลกกับดวงจันทร์  หรือกาแลกซีสองแห่ง จะฉุดเอาด้านที่หันเข้าหากันให้โป่งพองขึ้นทั้งสองด้าน

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล