เป็นที่ทราบกันว่าดาวเคราะห์แคระ “พลูโต” ประกอบด้วยดวงจันทร์ทั้งหมด 5 ดวง ได้แก่ ดวงจันทร์แครอน (Charon) ซึ่งเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่สุดของพลูโต และดวงจันทร์ขนาดเล็กอีก 4 ดวง ได้แก่ ดวงจันทร์ไฮดรา (Hydra) นิกซ์ (Nix) เคอร์เบอรอส (Kerberos) และสติกซ์ (Styx) ผลจากการศึกษาที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าระบบดวงจันทร์ของพลูโตเกิดจากวัตถุขนาดใหญ่พุ่งชนพลูโตแล้วหลุดกระเด็นออกมาเป็นดาวบริวารทั้ง 5 ดวง

ล่าสุด ผลการศึกษาวิจัยที่ตีพิมพ์ลงวารสาร Astronomical Journal  นำโดย Benjamin Bromley นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งยูทาห์ และ Scott Kenyon จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ดและสมิธโซเนียน ชี้ให้เห็นว่า ดวงจันทร์ขนาดเล็กทั้ง 4  ดวง ได้แก่ ดวงจันทร์ไฮดรา (Hydra) นิกซ์ (Nix) เคอร์เบอรอส (Kerberos) และสติกซ์ (Styx) ไม่ได้ก่อกำเนิดขึ้นในช่วงเวลาเดียวกันกับดวงจันทร์แครอน (Charon) แต่เกิดจากการชนของดาวเคราะห์แคระอีกครั้งภายหลัง 

 

Pluto moons family portrait 1000px 900x416 (Small)

ภาพที่  1 เปรียบเทียบขนาดของดวงจันทร์ดาวพลูโต ประกอบด้วย ดวงจันทร์แครอน (Charon) 
ไฮดรา(Hydra), นิกซ์ (Nix), เคอร์เบอรอส (Kerberos) และ สติกซ์ (Styx) 
ซึ่งดวงจันทร์แครอนมีขนาดใหญ่ที่สุด

ดวงจันทร์แครอน (Charon) ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2521 จากการศึกษาพบว่าแครอนเป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับดาวดวงแม่ จนจุดศูนย์กลางมวล (center of mass) ของระบบดาวเคราะห์แคระพลูโต-แครอนไม่ได้อยู่ในดาวดวงใดดวงหนึ่ง ทำให้บางครั้งดาวเคราะห์แคระพลูโตและดวงจันทร์แครอนถูกจัดเป็นระบบดาวคู่ (binary system) ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะใช้ข้อมูลภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลค้นพบดวงจันทร์ขนาดเล็กที่เหลือ 4 ดวง ในปี พ.ศ. 2548 และ 2554 ทำให้นักวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลานั้นเชื่อว่า ดาวบริวารของดาวพลูโตอาจเกิดจากการชนกันระหว่างวัตถุในแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) กับดาวพลูโตเองเมื่อราว 1,000 ล้านปีที่แล้ว ทำให้เศษซากที่เกิดจากการชนบางส่วนนั้นตกกลับไปยังดาวเคราะห์แคระพลูโต ในขณะที่ส่วนที่เหลืออื่น ๆ ลอยกระจัดกระจายเป็นบริวารของดาวพลูโต ปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ยังมีข้อถกเถียงหลายอย่างเกี่ยวกับการถือกำเนิดของดวงจันทร์ขนาดเล็กเหล่านั้น

nh charon neutral bright release 1000px 600x600 (Small)

ภาพที่ 2 ภาพดวงจันทร์แครอน (Charon) 
จากภารกิจการสำรวจของยานนิวฮอไรซอนส์ (New Horizons) เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ.2558 

ปัญหาหนึ่งที่ถกเถียงกันคือ หากดวงจันทร์ขนาดเล็กทั้ง 4  ดวง กำเนิดขึ้นมาในช่วงเวลาเดียวกันกับดาวพลูโตและดวงจันทร์แครอนที่เกิดจากการชนของดาวเคราะห์แคระ จนทำให้เศษซากที่เกิดจากการชนบางส่วนตกกลับไปยังดาวพลูโต ในขณะที่ส่วนอื่น ๆ ที่เหลือลอยกระจัดกระจายเป็นบริวาร เหตุใดดวงจันทร์ทั้ง 4 ถึงหลุดพ้นแรงดึงดูดในช่วงแรกของการเกิด แล้วกลายไปเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็กนี้ได้ เศษซากจากการชนดังกล่าวควรกำเนิดขึ้นเป็นเพียงดวงจันทร์แครอนเท่านั้น  Bromley นักวิทยาศาสตร์ผู้ร่วมวิจัยกล่าวถึงปัญหานี้ว่า การชนที่รุนแรงในช่วงเวลานั้นค่อย ๆ ผลักให้เศษซากออกไปยังบริเวณภายนอกแล้วก่อตัวขึ้นเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็กที่มีวงโคจรอยู่

ดังนั้น Kenyon และ Bromley จึงวางแผนที่จะศึกษาระบบดวงจันทร์ของดาวพลูโตใหม่ ตั้งสมมติฐานว่า ดวงจันทร์ขนาดเล็กวอาจเกิดจากการพุ่งเข้าชนของดาวเคราะห์แคระในภายหลัง และคาดการณ์ว่าวัตถุที่พุ่งชนอาจมีมวลไม่ต่ำกว่า1018กิโลกรัม (“หนึ่งล้านล้านล้านกิโลกรัม” เป็นมวลที่น้อยกว่าดาวเคราะห์แคระพลูโตและดวงจันทร์แครอนประมาณ 1,000 เท่า) จึงจะสามารถส่งผลให้เกิดเศษซากหลุดกลายเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็กเหล่านั้นได้ สมมติฐานนี้น่าจะเป็นคำอธิบายที่ดีที่สุดสำหรับรูปแบบการเกิดของดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวงของดาวพลูโต

Pluto system impactor 690x600 (Small)

ภาพที่ 3 แสดงแผนผังการจำลองผลการพุ่งเข้าชนจากดาวเคราะห์แคระ (I) เข้ากับดวงจันทร์แครอน (C) ที่โคจรอยู่รอบดาวพลูโต (P) จนทำเกิดเศษซากกระเด็นไปจนถึงบริเวณดาวบริวารรอบนอก (satellite zone) กลายเป็นดวงจันทร์ S, N, K, H คือ ไฮดรา (Hydra), นิกซ์ (Nix), เคอร์เบอรอส (Kerberos) และ สติกซ์ (Styx) ตามลำดับ

จากการศึกษาที่ผ่านมาพบว่า แม้ว่าขนาดและมวลของดาวพลูโตกับดวงจันทร์แครอนมีค่าใกล้เคียงกันมาก แต่ความจริงแล้วมีลักษณะทางกายภาพที่ต่างกันอย่างสิ้นเชิง หลังจากนักวิทยาศาสตร์ได้รับข้อมูลจากยานนิวฮอไรซันส์ ที่สำรวจระบบดาวพลูโตในระยะใกล้เมื่อปี พ.ศ. 2558 ที่ผ่านมา เผยให้เห็นถึงลักษณะทางกายภาพของพื้นผิวของดาวพลูโตที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งของมีเทน (มีเทนเยือกแข็ง) ขณะที่พื้นผิวดวงจันทร์แครอนส่วนมากเป็นหินและมีน้ำแข็งเล็กน้อย บางส่วนบนดาวพลูโตมีหลุมอุกกาบาตเพียงเล็กน้อยเท่านั้น บ่งชี้ว่าพื้นผิวของมันยังคงวิวัฒนาการต่อไปอีกนาน จนทำให้พื้นผิวส่วนใหญ่ค่อนข้างราบเรียบ ในทางกลับกันดวงจันทร์แครอนยังมีภูมิประเทศที่เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตซึ่งน่าจะมีอายุใกล้เคียงกับระบบสุริยะ นอกจากนี้ ยานนิวฮอไรซันส์ยังพบการสะท้อนแสงจากดวงจันทร์ขนาดเล็กทั้ง 4 ดวง เผยให้เห็นถึงการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วและแนวการวางตัวในอวกาศที่ผิดปกติ 

 

อีกสมมติฐานหนึ่งของการกำเนิดดวงจันทร์ขนาดเล็ก คือ  อาจเกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ 50 กิโลเมตรพุ่งชนดวงจันทร์แครอนโดยตรงจนทำให้เศษซากกระเด็นออกไปยังวงโคจรรอบพลูโตและแครอนได้  ซึ่ง Kenyon และ Bromley พบหลักฐานที่มีความเป็นไปได้ว่า หลุมอุกกาบาตบนพื้นผิวของดวงจันทร์แครอนที่ชื่อว่า Dorothy Crater ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 240 กิโลเมตร อาจเป็นร่องรอยที่เกิดจากการพุ่งชนดังกล่าว 

Dorothy Crater 900x455 (Small)
Dorothy Crater 900x455 56 (Small)

ภาพที่ 4 แสดงหลุมอุกกาบาต Dorothy Crater คือหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่อยู่ทางขวาในภาพ

ทั้งนี้ การทำความเข้าใจถึงต้นกำเนิดของวัตถุต่าง ๆ ในระบบสุริยะ เป็นเรื่องค่อนข้างซับซ้อน เพราะวัตถุดังกล่าวอาจกำเนิดขึ้นมาตั้งแต่ 4.5 พันล้านปีที่แล้ว ผลของการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ตามกาลเวลา อาจทำให้หลักฐานที่บ่งชี้ถึงเหตุการณ์ในอดีตนั้นจากหายไปหรืออาจทำให้ผลการวิจัยได้ข้อสรุปที่คลาดเคลื่อนไปจากความเป็นจริงมาก ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์ต้องอาศัยการวิจัยและพัฒนาเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เพื่อค้นคว้าหาคำตอบต่อไป เพื่อรวบรวมข้อมูลต่าง ๆ ที่อาจเป็นหลักฐานของการกำเนิดดวงจันทร์ในอดีของพลูโตได้

 

เรียบเรียง :  บุญญฤทธิ์ ชุนหกิจ - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ชำนาญการ สดร.

แหล่งข้อมูล

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/how-did-plutos-moons-form/

(วารสารฉบับเต็มที่ https://arxiv.org/abs/2006.13901)

https://arxiv.org/pdf/2006.13901.pdf

https://solarsystem.nasa.gov/resources/906/charons-first-official-feature-names/

| Category: ข่าวดาราศาสตร์ | Hits: 347