สองทศวรรษดาวหางชนดาวพฤหัสบดี

ย้อนไปเมื่อ 20 ปีที่แล้ว ช่วงเวลานี้ของ พ.ศ. 2537 นักดาราศาสตร์ทั่วโลกต่างเฝ้ารอปรากฏการณ์ครั้งสำคัญที่เกิดขึ้นห่างออกไปในอวกาศเกือบ 800 ล้านกิโลเมตร อย่างใจจดใจจ่อด้วยความตื่นเต้น

ชิ้นส่วนมากกว่า 20 ชิ้น ของดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 เดินขบวนพุ่งชนดาวพฤหัสบดี ทำให้สามารถศึกษาดาวหางชนดาวเคราะห์ได้เป็นครั้งแรก การชนกันระหว่างวัตถุในระบบสุริยะเกิดขึ้นอยู่เสมอนับตั้งแต่ระบบสุริยะก่อตัว แต่ครั้งนี้เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่มีการค้นพบก่อนล่วงหน้า

ยูจีนและแคโรลิน ชูเมกเกอร์ กับ เดวิด เลวี สามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ร่วมกันค้นพบดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 (ShoemakerLevy 9) เมื่อวันที่ 24 มี.ค. 2536 ผ่านกล้องโทรทรรศน์ในหอดูดาวพาโลมาร์ รัฐแคลิฟอร์เนีย พวกเขาพบว่าดาวหางดวงนี้ไม่ได้เป็นดาวหางดวงเดียว แต่มีหลายดวง แผ่กระจายทอดยาวบนท้องฟ้าราว 1 ลิปดา ห่างดาวพฤหัสบดี 4 องศา การคำนวณวงโคจรทำให้ค้นพบในเวลาต่อมาว่าชิ้นส่วนดาวหางเหล่านี้ไม่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์ แต่โคจรรอบดาวพฤหัสบดี

ดาวหางประมาณ 20 ดวง เรียงต่อกันในอวกาศใกล้ดาวพฤหัสบดี จึงสันนิษฐานได้ว่าเคยเป็นชิ้นเดียวมาก่อน แต่เคลื่อนที่ผ่านเข้าใกล้ดาวเคราะห์มากจนแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีฉีกดาวหางให้แตกออกเป็นหลายชิ้น แรงนี้เรียกว่าแรงไทดัล เป็นแรงชนิดเดียวกับที่ดวงจันทร์กระทำต่อน้ำในมหาสมุทร ทำให้น้ำทะเลสองด้านที่อยู่ตรงข้ามกันยกตัวสูงขึ้น เมื่อโลกหมุนจึงเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง

หลังการค้นพบหลายสัปดาห์ นักดาราศาสตร์ก็คำนวณพบว่าดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 มีโอกาสจะชนดาวพฤหัสบดีในปลายเดือน ก.ค. 2537 แต่การพยากรณ์เวลาของการชนให้แม่นยำทำได้ค่อนข้างยาก เนื่องจากต้องคำนึงถึงสนามความโน้มถ่วงที่เกิดจากรูปทรงที่เป็นทรงกลมแป้นของดาวพฤหัสบดี และแรงโน้มถ่วงรบกวนจากดาวบริวารขนาดใหญ่รอบดาวพฤหัสบดี

นักดาราศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 ได้ผ่านใกล้ดาวพฤหัสบดีที่ระยะใกล้ที่สุดเมื่อราวต้นเดือน ก.ค. 2535 หรือก่อนหน้าการค้นพบ 8 เดือน ห่างผิวดาวพฤหัสบดีราว 4 หมื่นกิโลเมตร การคำนวณการเคลื่อนที่ของดาวหางเมื่อวันที่ 21 พ.ค. 2537 พบว่ามีโอกาส 50% ที่ดาวหางจะชนดาวพฤหัสบดีในเดือน ก.ค. 2537 หลังจากนั้น โอกาสชนก็เพิ่มขึ้นจนถึง 95% ในอีกหนึ่งสัปดาห์ถัดมา นักดาราศาสตร์มั่นใจได้ในที่สุดว่าดาวหางดวงนี้จะชนดาวพฤหัสบดี

น่าเสียดายที่เราไม่สามารถสังเกตการชนครั้งนั้นได้โดยตรง เพราะเมื่อมองจากโลก การชนเกิดขึ้นที่ริมขอบเยื้องไปทางด้านหลังของดาวพฤหัสบดี ยานกาลิเลโอที่ออกจากโลกในปี 2532 ก็ยังเดินทางไปไม่ถึงดาวพฤหัสบดี จึงสังเกตการณ์ได้จากระยะไกล

ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นของดาวหางมีการเคลื่อนที่ต่างกัน นักดาราศาสตร์จึงกำหนดชื่อด้วยอักษรโรมัน ต่อมาพบว่าบางชิ้นแตกออกเป็นสอง จึงมีชื่อตามด้วยตัวเลข ชิ้น A ซึ่งเป็นชิ้นแรก ชนดาวพฤหัสบดีเมื่อวันที่ 16 ก.ค. ตามเวลาสากล ชิ้น W ซึ่งเป็นชิ้นสุดท้าย ชนดาวพฤหัสบดีเมื่อวันที่ 22 ก.ค. 2537 โดยจุดพุ่งชนบนผิวดาวพฤหัสบดีอยู่ที่ละติจูด 43-45 องศาใต้ และชนด้วยความเร็วราว 60 กิโลเมตร/วินาที

แม้ว่าจะไม่สามารถสังเกตการชนได้โดยตรง แต่การชนเกิดขึ้นใกล้ขอบดาวพฤหัสบดี ทำให้สังเกตเห็นลูกไฟปรากฏขึ้นในบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี วัดได้ว่ามีอุณหภูมิสูงถึง 24,000 เคลวิน แล้วลดลงเหลือราว 1,500 เคลวิน ในเวลา 40 วินาที โดยลูกไฟพุ่งขึ้นสูงราว 3,000 กิโลเมตร

การชนของชิ้นส่วนดาวหางมากกว่า 20 ชิ้น ในเวลาที่ต่างกัน ก่อให้เกิดรอยคล้ำในบรรยากาศ ดาวพฤหัสบดีหมุนรอบตัวเอง ทำให้รอยเหล่านั้นสามารถสังเกตได้จากโลกหลังการชนเพียงไม่กี่นาที และยังคงค้างอยู่ในบรรยากาศให้สามารถสังเกตได้ต่อไปอีกนานหลายเดือน

การคำนวณพบว่าดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีจับไว้เป็นดาวบริวารมานานหลายสิบปีก่อนการพุ่งชน โดยมีคาบการโคจรประมาณ 2-3 ปี แต่ไม่เคยค้นพบมาก่อน เนื่องจากมีความสว่างน้อย (ขณะค้นพบมีรายงานว่าสว่างใกล้เคียงดาวพลูโต) และโคจรอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีซึ่งสว่างมาก หลังจากถูกจับไว้ ดาวหางโคจรรอบดาวพฤหัสบดีด้วยวงโคจรที่มีความรีสูง แต่วงโคจรไม่เสถียร แรงรบกวนต่างๆ โดยเฉพาะจากดวงอาทิตย์ ทำให้ดาวหางชนดาวพฤหัสบดีในที่สุด

หลังการชนครั้งนั้น นักดาราศาสตร์ที่คอยสังเกตดาวพฤหัสบดีด้วยการถ่ายภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหวผ่านกล้องโทรทรรศน์ยังได้ค้นพบร่องรอยหรือแสงวาบที่เกิดบนดาวพฤหัสบดีได้อีกหลายครั้ง ซึ่งแสดงว่าเกิดจากวัตถุขนาดเล็กชนดาวพฤหัสบดี

ปรากฏการณ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงบทบาทของดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าหากไม่มีดาวเคราะห์มวลมากอย่างดาวพฤหัสบดีมาคอยช่วยเก็บกวาด โลกและดาวเคราะห์ชั้นในจะมีโอกาสถูกชนจากดาวหางและดาวเคราะห์น้อยได้บ่อยกว่าที่เป็นอยู่