นับถอยหลังสู่พลูโต (2)

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

ยานนิวเฮอไรซอนส์ขององค์การนาซ่ากำลังเดินทางในอวกาศโดยเข้าใกล้ดาวพลูโตมากขึ้นทุกขณะ วันที่ 5 ก.ค. 2558 อยู่ห่างพลูโตประมาณ 11 ล้านกิโลเมตร หรือราว 29 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ เคลื่อนที่สัมพัทธ์กับพลูโตด้วยความเร็ว 13.8 กิโลเมตร/วินาที มีกำหนดเฉียดใกล้พลูโตในกลางเดือนนี้ ซึ่งจะเป็นครั้งแรกที่เรามีโอกาสเห็นพื้นผิวของพลูโตได้อย่างชัดเจน

หลังการค้นพบดาวพลูโตเมื่อ ค.ศ. 1930 พลูโตมีสถานภาพเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ของระบบสุริยะ แต่ด้วยระยะห่างที่ไกลมากจนเห็นเป็นเพียงจุดสว่าง ทำให้ต้องรออีกนานหลายปีกว่าที่นักดาราศาสตร์จะทราบถึงสมบัติอื่นๆ ของพลูโต และพบความจริงในที่สุดว่าพลูโตไม่ใช่ดาวเคราะห์ที่ตามหา ค.ศ. 1950 เจอร์ราร์ด ไคเปอร์ นักดาราศาสตร์ชาวดัตช์-อเมริกัน ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่หอดูดาวพาโลมาร์ถ่ายภาพของพลูโต กล้องขนาดใหญ่ทำให้เห็นพลูโตเป็นดวงกลม สามารถวัดขนาดเชิงมุมได้ว่าเท่ากับ 0.23 พิลิปดา เราทราบระยะห่างของพลูโต จึงคำนวณหาขนาดได้ ทว่าความปั่นป่วนในบรรยากาศโลกทำให้ภาพดาวสั่นไหวไม่คมชัด จึงมีความไม่แน่นอนอยู่ระดับหนึ่ง

อย่างไรก็ตาม ไคเปอร์สรุปว่าพลูโตต้องมีขนาดไม่เกิน 6,000 กิโลเมตร หรือเล็กกว่าครึ่งหนึ่งของโลก ค.ศ. 1954 นักดาราศาสตร์ที่หอดูดาวโลเวลล์สามารถวัดคาบการหมุนรอบตัวเองของพลูโตได้ว่ามีระยะเวลา 6.39 วัน โดยสังเกตจากรูปแบบการเปลี่ยนแปลงความสว่างของพลูโต ซึ่งแปรผันเล็กน้อยอันเกิดจากการที่พื้นผิวส่วนต่างๆ ของพลูโตสะท้อนแสงได้ไม่เท่ากัน ค.ศ. 1978 การวัดขนาดของดาวพลูโตเริ่มชัดเจนขึ้น เมื่อ เจมส์ คริสตี นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน สังเกตเห็นสิ่งผิดปกติในภาพที่ถ่ายด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 61 นิ้ว ที่หอดูดาวของกองทัพเรือสหรัฐ หอดูดาวแห่งนี้ตั้งอยู่บนที่สูงบรรยากาศที่เบาบางกว่าระดับน้ำทะเลทำให้ได้ภาพคมชัดขึ้น

ภาพถ่ายกำลังขยายสูงของดาวพลูโตแสดงว่ามันไม่กลม มีส่วนที่นูนขึ้นมาที่ด้านหนึ่งของดาว เมื่อตรวจสอบภาพอื่นๆ ก็พบว่าส่วนที่นูนนี้เคลื่อนที่ไปรอบพลูโต สรุปได้ว่ามันคือดาวบริวารของพลูโต โคจรรอบพลูโตด้วยคาบเท่ากับคาบการหมุนรอบตัวเองของพลูโต ดาวบริวารดวงแรกของพลูโตได้ชื่อว่า คารอน เราทราบระยะห่างระหว่างคารอนถึงพลูโตและคาบการโคจร ความรู้ทางกลศาสตร์ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทราบมวลของพลูโตและคารอน พบว่าพลูโตมีมวลเพียง 1 ใน 455 ส่วนของมวลโลก หากพลูโตมีความหนาแน่นใกล้เคียงโลก มันจะมีขนาดเล็กกว่าโลกมาก

โชคดีที่หลังจากค้นพบคารอนไม่นาน ระนาบวงโคจรของคารอนทำมุมอยู่ในแนวที่ก่อให้เกิดการบังกันระหว่างดาวทั้งสอง นักดาราศาสตร์ศึกษาปรากฏการณ์นี้อย่างละเอียดซึ่งเกิดเฉพาะในช่วง ค.ศ. 1985-1990 เราทราบวงโคจรและการเคลื่อนที่ของคารอนรอบพลูโต ผลการวัดความสว่างที่เปลี่ยนแปลงไประหว่างการบัง ทำให้สามารถวัดขนาดของพลูโตได้ว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2,300 กิโลเมตร หรือเพียง 2 ใน 3 ของดวงจันทร์เท่านั้น ส่วนคารอนมีขนาด 1,200 กิโลเมตร

นักดาราศาสตร์ต่างเห็นตรงกันว่าดาวพลูโตมีมวลน้อยเกินไปที่จะส่งแรงโน้มถ่วงรบกวนการโคจรของดาวยูเรนัสและเนปจูน การค้นพบพลูโตเป็นเพียงความบังเอิญ พลูโตอยู่ในตำแหน่งใกล้เคียงกับตำแหน่งที่โลเวลล์คาดหมาย แต่มันไม่ใช่ดาวเคราะห์เอกซ์ที่โลเวลล์ตามหา ทอมบอก์เฝ้าค้นหาดาวเคราะห์ของโลเวลล์ต่อไป แต่ก็ไม่พบ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์สรุปว่าการเคลื่อนที่ของดาวยูเรนัสและเนปจูนที่คลาดเคลื่อนไปจากตำแหน่งที่คำนวณได้ ไม่ได้เกิดจากการรบกวนของดาวเคราะห์มวลมากอีกดวง แต่เกิดจากการคำนวณซึ่งกำหนดให้มวลของดาวทั้งสองคลาดเคลื่อนไปเล็กน้อย

การบังกันระหว่างพลูโตกับคารอน นอกจากช่วยให้วัดขนาดของพลูโตได้แล้ว นักดาราศาสตร์ยังสามารถคาดหมายองค์ประกอบบนพื้นผิวของพลูโตและคารอนได้ ค.ศ. 1987 มีการคาดหมายว่าพื้นผิวของพลูโตน่าจะมีองค์ประกอบของมีเทนในสัดส่วนที่สูง หากพลูโตเป็นดาวเคราะห์หินแบบโลก มันควรจะสะท้อนแสงอาทิตย์ได้น้อย และมืดสลัวกว่าที่เป็นอยู่หลายเท่า แสดงว่าพื้นผิวน่าจะมีส่วนประกอบของน้ำแข็งและมีเทนแข็ง ซึ่งสะท้อนแสงอาทิตย์ได้ดีกว่า

ส่วนคารอนน่าจะปกคลุมด้วยน้ำแข็งเป็นส่วนใหญ่เมื่อเทียบกับดาวเคราะห์อีก 8 ดวง ซึ่งประกอบด้วยดาวเคราะห์หินที่อยู่ด้านใน ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร กับดาวเคราะห์แก๊สขนาดใหญ่ที่อยู่ด้านนอก ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน พลูโตไม่สามารถจัดเข้าไปอยู่ในกลุ่มใดได้ เป็นวัตถุลึกลับที่สร้างความฉงนให้กับนักดาราศาสตร์การค้นพบดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากที่ไม่ได้โคจรอยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก (ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี) และที่อยู่ไกลกว่าวงโคจรของเนปจูนออกไป ทำให้นักดาราศาสตร์หลายคนเริ่มตั้งคำถามว่าพลูโตควรจัดอยู่ในกลุ่มเดียวกับวัตถุเหล่านั้นหรือไม่

สถานภาพการเป็นดาวเคราะห์ของพลูโตเริ่มสั่นคลอนอย่างชัดเจนเมื่อมีการค้นพบอีริส วัตถุนี้โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยคาบประมาณ 560 ปี การวัดขนาดของอีริสล่าสุดแสดงว่ามีขนาดใกล้เคียงพลูโต หรืออาจเล็กกว่าเพียงเล็กน้อย ที่ประชุมสหพันธ์ดาราศาสตร์สากลมีมติในวาระการกำหนดนิยาม “ดาวเคราะห์” ใน ค.ศ. 2006 ให้จำแนกพลูโตไปอยู่ในกลุ่มของดาวเคราะห์แคระ ดังนั้นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจึงลดลงมาเหลือ 8 ดวง นับตั้งแต่นั้นมา

ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลช่วยให้นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวบริวารขนาดเล็กของพลูโตเพิ่มขึ้นอีก 4 ดวง ได้แก่ สติกซ์ นิกซ์ เคอร์เบรอส และไฮดรา รวมแล้วพลูโตจึงมีดาวบริวารที่พบแล้ว 5 ดวง