ระบบสุริยะอาจมีดาวเคราะห์อีกดวง

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

นับตั้งแต่พลูโตถูกเปลี่ยนสถานภาพจากดาวเคราะห์ไปเป็นดาวเคราะห์แคระเมื่อปี 2549 ระบบสุริยะก็เหลือดาวเคราะห์อยู่ 8 ดวง สัปดาห์ที่ผ่านมานักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียตีพิมพ์งานวิจัยเสนอสมมติฐานว่า อาจมีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อีกดวงโคจรอยู่ไกลออกไป โดยวิเคราะห์จากวงโคจรของวัตถุกลุ่มหนึ่งที่อยู่ไกลกว่าวงโคจรของดาวเนปจูน ซึ่งถ้าหากเป็นจริง ดาวดวงนี้จะกลายเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 แทนที่พลูโต อย่างไรก็ตามผลงานวิจัยดังกล่าวเป็นเพียงการพยากรณ์ทางทฤษฎีเท่านั้น ยังไม่ใช่การค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่แต่อย่างใด

คอนสแตนติน บาทีจิน และ ไมเคิลบราวน์ ตีพิมพ์งานวิจัยในวารสาร Astrono-mical Journal อธิบายถึงที่มาที่ไปอันนำมาสู่การคาดหมายว่าน่าจะมีดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งในระบบสุริยะ พวกเขาพิจารณาวงโคจรของวัตถุกลุ่มหนึ่งที่อยู่ไกลกว่าวงโคจรของดาวเนปจูน และสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อพยากรณ์การเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของวัตถุเหล่านั้น ก่อนจะได้ข้อสรุปว่า มีความเป็นไปได้สูงที่ดาวเคราะห์ดวงหนึ่งส่งแรงโน้มถ่วงรบกวน ทำให้วัตถุเหล่านั้นมีลักษณะบางอย่างของวงโคจรคล้ายกัน

นักดาราศาสตร์นิยมบอกระยะทางระหว่างวัตถุต่างๆ ในระบบสุริยะด้วยหน่วยที่เรียกว่า หน่วยดาราศาสตร์ หรือย่อว่า เอยู ระยะทาง 1 หน่วย ดาราศาสตร์ เท่ากับระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ยิ่งอยู่ไกลก็ยิ่งมีคาบการโคจรยาวนาน ดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างดวงอาทิตย์เฉลี่ย 5.2 หน่วยดาราศาสตร์ มีคาบการโคจร 11.9 ปี ดาวเนปจูนซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ไกลที่สุดอยู่ห่าง 30.1 หน่วยดาราศาสตร์ มีคาบการโคจร 165 ปีไม่นานมานี้มีการค้นพบวัตถุหลายดวงที่โคจรอยู่ไกลกว่าวงโคจรของเนปจูน จากความสว่างเราพบว่าวัตถุเหล่านี้มีขนาดเล็ก เรียกโดยรวมว่า วัตถุพ้นดาวเนปจูน ซึ่งพลูโตก็นับได้ว่าเป็นสมาชิกหนึ่ง นักดาราศาสตร์สังเกตพบว่าวงโคจรที่เป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์ของวัตถุกลุ่มหนึ่งในวัตถุพ้นดาวเนปจูนมีลักษณะบางอย่างคล้ายคลึงกัน ทั้งระยะห่างของจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ทิศทางของแกนเอกในวงโคจร (เส้นที่ลากระหว่างจุดใกล้และไกลดวงอาทิตย์ที่สุด) และมุมที่กระทำระหว่างจุดตัดของระนาบวงโคจรกับจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ความคล้ายคลึงกันนำไปสู่สมมติฐานที่ว่า วัตถุเหล่านี้อาจถูกแรงโน้มถ่วงรบกวนจากวัตถุมวลมากซึ่งอาจมากพอจะเป็นดาวเคราะห์

วัตถุที่ถูกยกมาเป็นตัวอย่างและเป็นสองดวงแรกที่พบว่าวงโคจรมีลักษณะเฉพาะที่คล้ายกันคือ เซดนา (90377 Sedna) ที่ค้นพบเมื่อปี 2546 และ 2012 VP113 ที่ค้นพบเมื่อปี 2555 ทั้งสองวัตถุมีวงโคจรที่มีความรีสูงมาก เซดนามีจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ที่ระยะ 76 หน่วยดาราศาสตร์ จุดไกลที่สุดอยู่ที่ระยะ 936 หน่วยดาราศาสตร์ คาบการโคจร 11,400 ปี ส่วน 2012 VP113 มีจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด 80 หน่วยดาราศาสตร์ จุดไกลที่สุด 446 หน่วยดาราศาสตร์ คาบ 4,200 ปี นอกจากสองวัตถุนี้ยังมีวัตถุพ้นดาวเนปจูนอีกอย่างน้อย 4 ดวง ที่มีลักษณะวงโคจรคล้ายกัน ซึ่งมีโอกาสเพียงร้อยละ 0.007 เท่านั้น ที่จะเป็นเพียงแค่ความบังเอิญ

จากสมมติฐานว่าอาจมีวัตถุมวลมากคอยต้อนให้วัตถุพ้นดาวเนปจูนบางส่วนเคลื่อนที่ในวงโคจรคล้ายกัน นักดาราศาสตร์จึงสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์โดยอาศัยความรู้ในวิชากลศาสตร์ฟ้ามาช่วยวิเคราะห์ ซึ่งผลที่ได้แสดงว่าวัตถุที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจมีมวลอย่างน้อย 10 เท่า ของมวลโลก หรือมีขนาดใหญ่กว่าโลก 2-4 เท่า ซึ่งแน่นอนว่ามันควรจะมีสัณฐานเป็นทรงกลมและมีมวลมากพอที่จะจัดเป็นดาวเคราะห์

ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นถึงสมบัติต่างๆ ที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดของดาวเคราะห์ดวงที่ 9 เช่น วงโคจรมีความรีสูง จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดห่างดวงอาทิตย์ 200 หน่วยดาราศาสตร์ จุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดห่างดวงอาทิตย์ 1,200 หน่วยดาราศาสตร์ จึงมีระยะห่างเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ 700 หน่วยดาราศาสตร์ คาบการโคจรยาวนานราว 1-2 หมื่นปี ขณะอยู่ไกลดวงอาทิตย์ที่สุดอาจสว่างราวโชติมาตร 22 ความเอียงของวงโคจรเมื่อเทียบกับระนาบวงโคจรของโลกอยู่ที่ราว 30 องศา และด้วยมวลแล้วอาจมากพอจะเป็นดาวเคราะห์แบบดาวยูเรนัสและเนปจูน ไม่ใช่ดาวเคราะห์หินอย่างโลกหรือดาวเคราะห์แคระอย่างดาวพลูโต

ผลการวิเคราะห์ของนักดาราศาสตร์ทั้งสองยังไม่สามารถยืนยันได้แน่นอนว่า มีดาวเคราะห์ไกลโพ้นอีกดวงหนึ่ง แต่จะเป็นแนวทางให้นักดาราศาสตร์ทั่วโลกได้ใช้เป็นข้อมูลในการตามล่าดาวเคราะห์ดวงใหม่ ซึ่งไม่ใช่เรื่องง่ายและต้องใช้เวลามาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมีประสิทธิภาพสูงพอจะเห็นดาวเคราะห์ดวงนี้ แต่ขอบเขตภาพที่แคบมาก ทำให้ต้องใช้เวลานาน กล้องที่มีศักยภาพสูงและมีขอบเขตการมองเห็นกว้างพอจะพบดาวเคราะห์ตามสมมติฐานนี้ได้เร็วที่สุดคือ กล้องซุบะรุของญี่ปุ่น ซึ่งตั้งอยู่ที่ฮาวาย ปัจจุบันนักดาราศาสตร์กำลังใช้กล้องนี้ตามล่าดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ซึ่งคาดว่าน่าจะครอบคลุมทั่วบริเวณที่เป็นไปได้บนท้องฟ้าในเวลาประมาณ 5 ปี