หลักฐานทางสถิติที่แน่ชัดที่สุดของดาวเคราะห์เก้า
งานศึกษาที่เพิ่งนำเสนอต่อ Astronomical Journal ยังคงสำรวจหาดาวเคราะห์เก้า(Planet Nine) ที่ล่องหนอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ในสมมุติฐานซึ่งน่าจะโคจรในขอบนอกของระบบสุริยะและอยู่เลยวงโคจรพลูโตออกไป เป้าหมายของงานศึกษานี้ก็เพื่อตีวงตำแหน่งที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์เก้าให้แคบลง รวมถึงศักยภาพที่อาจจะช่วยให้นักวิจัยได้เข้าใจองค์ประกอบของระบบสุริยะได้ดีขึ้น พร้อมกับกระบวนการก่อตัวและการพัฒนา
แล้วเบื้องหลังการศึกษาที่ตีวงตำแหน่งของดาวเคราะห์เก้าให้แคบลง คืออะไร Dr. Mike Brown จากสถาบันเทคโนโลจีแห่งคาลิฟอร์เนีย(Caltech) และผู้เขียนนำการศึกษานี้ กล่าวว่า เรากำลังพยายามตรวจสอบพื้นที่ทุกส่วนที่เราทำนายว่าดาวเคราะห์เก้าจะซ่อนอยู่อย่างเป็นระบบ ด้วยการใช้ข้อมูลจาก Pan-STARRS ช่วยให้เราครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่ทำมา
Pan-STARRS ซึ่งย่อมาจาก Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System เป็นระบบการสำรวจทางดาราศาสตร์กลุ่มที่อยู่ที่หอสังเกตการณ์ฮาลีคาลา และดำเนินงานโดยสถาบันดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวาย ด้วยกล้องที่สร้างโดยได้เงินทุนจากกองทัพอากาศสหรัฐฯ
สำหรับการศึกษานี้ นักวิจัยใช้ข้อมูลจากการเผยแพร่ข้อมูลรอบสอง(Data Release 2) โดยมีเป้าหมายเพื่อตีวงตำแหน่งที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์เก้าให้แคบลง โดยอ้างอิงจากการค้นพบจากการศึกษาในอดีต ในท้ายสุด ทีมระบุตำแหน่งที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์เก้า โดยกำจัดตำแหน่งที่เป็นไปได้อื่นๆ ราว 78% ที่เคยคำนวณได้จากการศึกษาก่อนหน้านี้ พื้นที่ที่น่าสนใจเป็นพิเศษรวมถึงพื้นที่ที่อยู่ใกล้กับระนาบกาแลคซี
ลักษณะการกระจุกตัวของวงโคจรวัถุน้ำแข็งที่มีจุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดใกล้เคียงกัน และเอียงเทไปด้านหนึ่ง ทำให้นักวิจัยคาลเทคคิดว่าเกิดจากอิทธิพลของวัตถุขนาดใหญ่กว่าโลกที่ชายขอบระบบสุริยะฝั่งตรงข้ามกับการกระจุกตัว
นอกจากนี้ นักวิจัยยังประเมินระยะทางกึ่งแกนหลัก(semimajor axis) และขนาดเท่าโลกของดาวเคราะห์เก้าใหม่ ได้ที่ 500 AU และ 6.6 เท่ามวลโลก ตามลำดับ
แล้วผลสรุปที่สำคัญที่สุดจากการศึกษานี้คืออะไร การศึกษาติดตามผลที่กำลังทำหรือวางแผนจะทำ มีอย่างไรบ้าง ผมอยากจะบอกว่าสิ่งสำคัญที่สุดก็คือการพบดาวเคราะห์เก้า แต่ก็ไม่ Brown กล่าว ดังนั้นจึงบอกว่าเราได้ตีวงตำแหน่งการค้นหาให้แคบลงได้มาก
ขณะนี้เรากำลังสำรวจราว 80% ของพื้นที่ที่คิดว่าดาวเคราะห์เก้าน่าจะอยู่ ในส่วนของการติดตามผล เขาบอกว่า ผมคิดว่า LSST เป็นการสำรวจที่น่าจะพบดาวเคราะห์เก้าได้มากที่สุด เมื่อมันจะเริ่มทำงานในอีกหนึ่งหรือสองปีข้างหน้าจะครอบคลุมห้วงอวกาศที่ต้องสำรวจได้เป็นส่วนใหญ่ในเวลาที่รวดเร็ว และถ้ามีดาวเคราะห์เก้าอยู่ ก็คงพบ
LSST(Legacy Survey of Space and Time) เป็นการสำรวจทางดาราศาสตร์ซึ่งขณะนี้มีแผนการเป็นโครงการนาน 10 ปีเพื่อศึกาท้องฟ้าซีกใต้และทำที่หอสังเกตการณ์รูบิน(Vera C. Rubin Observatory) ในชิลี ซึ่งกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง เป้าหมายของ LSST รวมถึงการศึกษาดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกที่จำแนกได้ และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ภายในระบบสุริยะ
แต่ก็ยังทำการศึกษาอวกาศห้วงลึกด้วยเช่นกัน ซึ่งรวมถึงสำรวจคุณสมบัติของสสารมืดและพลังงานมืด และวิวัฒนาการของกาแลคซีทางช้างเผือก แต่การพบดาวเคราะห์เก้าจะมีความสำคัญอย่างไร Brown กล่าวว่า นี่อาจจะเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดเป็นอันดับห้าในระบบของเรา และเป็นดวงเดียวที่มีมวลระหว่างโลกกับยูเรนัส ดาวเคราะห์ลักษณะนี้พบได้ทั่วไปรอบดาวฤกษ์อื่น และเราก็บังเอิญมีโอกาสที่จะได้ศึกษาสักดวงในระบบสุริยะของเราเอง
ตำแหน่งคร่าวๆ ของดาวเคราะห์เก้าตามที่ทีมคาลเทคคำนวณไว้ในปี 2021 นักวิจัยค่อยๆ ตีวงตำแหน่งค้นหาให้แคบลง
นักวิทยาศาสตร์เริ่มตั้งสมมุติฐานการมีอยู่ของดาวเคราะห์เก้าไม่นานหลังจากการพบเนปจูนในปี 1846 ซึ่งรวมถึงบันทึกในปี 1880 โดย D. Kirkwood และต่อมาก็รายงานในปี 1946 โดย Clyde Tombaugh นักดาราศาสตร์อเมริกันซึ่งเป็นผู้พบพลูโตในปี 1930 การศึกษาในช่วงหลังนี้ซึ่งรวมถึงการศึกษาจากปี 2016 และ 2017 ได้นำเสนอหลักฐานการมีอยู่ของดาวเคราะห์เก้า ซึ่งรายงานปี 2016 มี Brown เป็นผู้เขียนร่วม
การศึกษางานล่าสุดจึงเป็นการสำรวจอย่างครบถ้วนที่สุดเพื่อระบุตำแหน่งที่เป็นไปได้ของดาวเคราะห์เก้า ซึ่ง Brown เชื่อว่ามีอยู่ ได้บอกว่า มีสัญญาณต่างๆ มากมายที่บอกว่ามีดาวเคราะห์เก้าอยู่ข้างนอกนั่น ยากจะเข้าใจสภาพของระบบสุริยะถ้าปราศจากดาวเคราะห์เก้า เมื่อมันอธิบายความประหลาดเกี่ยวกับวงโคจรของวัตถุในระบบสุริยะส่วนนอกซึ่งน่าจะไม่สามารถอธิบายได้ หรือต้องใช้คำอธิบายใหม่เพื่ออธิบายความประหลาดไปทีละอย่าง
การกระจุกตัวของทิศทางวงโคจรเป็นตัวอย่างทีรู้กันดีที่สุด แต่ก็ยังมีระยะทางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(perihelion) ของวัตถุหลายดวง, การมีวัตถุที่มีวงโคจรที่เอียงมาก และแม้แต่โคจรสวนทาง(retrograde) และมีวงโคจรที่รีมากจำนวนมากซึ่งตัดข้ามเข้ามาภายในวงโคจรเนปจูน สิ่งเหล่านี้ไม่ควรเกิดขึ้นในระบบสุริยะ แต่ทั้งหมดสามารถอธิบายได้โดยง่ายว่าเป็นผลจากดาวเคราะห์เก้า
นอกจากนี้ งานวิจัยล่าสุดโดย Konstantin Batygin จากคาลเทค เช่นกัน ก็อ้างว่าเป็นหลักฐานทางสถิติที่ชัดเจนที่สุดว่า มีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่โคจรอยู่ในชายขอบระบบสุริยะ ในงานล่าสุด เขาและเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยโค้ตดาซูร์ และสถาบันวิจัยเซาธ์เวสต์ ตามรอยการเคลื่อนที่ของวัตถุทรานส์เนปจูน(Trans-Neptunian objects; TNOs) ซึ่งเป็นวัตถุน้ำแข็งหลากหลายขนาดที่อยู่เลยวงโคจรเนปจูนออกไป
การเปรียบเทียบการกระจายของวงโคจรของแบบจำลองที่รวม P9(ซ้าย) และไม่มี P9(ขวา) ทั้งสองด้านแสดงระยะทางที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(perihelion) กับระยะทางกึ่งแกนหลักของวงโคจร TNOs ในแบบจำลองที่มีวงโคจรเอียงไม่ถึง 40 องศา เส้นชั้นความสูง(contour) ที่ทับกันแสดงการกระจายความหนาแน่น โดยสีที่สว่างกว่าบ่งชี้ว่ามีวัตถุกระจุกอยู่มากกว่า
โดยทีมได้วิเคราะห์ TNOs ที่เคยถูกมองข้ามไปก่อนหน้านี้เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ที่ไม่เสถียร ซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนปจูน เป็นกลุ่มที่มีวงโคจรเอียงต่ำเมื่อเทียบกับระนาบสุริยวิถี(ecliptic plane) แต่ก็ยังมีความแปลกประหลาดเนื่องจากพวกมันมีวงโคจรที่รีมากๆ แต่ขยับเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าเนปจูนเป็นช่วงเวลาที่สั้นๆ ในวงโคจร นอกเหนือจากนั้นก็ใช้เวลาเกือบทั้งหมดอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์หลายร้อยเท่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์
Batygin กล่าวว่า ด้วยงานนี้ เราพิจารณาวัตถุที่มีวงโคจรคาบยาว ซึ่งก็มีปฏิสัมพันธ์กับเนปจูนอย่างรุนแรงด้วย โดยเฉพาะพวกที่เคลื่อนตัดวงโคจรเนปจูน พวกมันมีวงโคจรที่เข้าใกล้เนปจูนมากพอที่จะถูกแรงโน้มถ่วงจากเนปจูนควบคุมไว้
ความไร้เสถียรภาพทำให้คำนวณวงโคจรของพวกมันได้ยากขึ้น แต่นักวิจัยก็อยากลองเผชิญความท้าทายนี้ ข้อมูลรวมไว้ในแบบจำลองเสมือนจริงและผนวกด้วยแรงต่างๆ ที่ทราบจากดาวเคราะห์อื่นๆ, ดาวฤกษ์ที่ผ่านเข้ามา และแรงบีบฉีกจากทางช้างเผือกเอง(galactic tides) ซึ่งเป็นการผลักและการดึงจากกาแลคซีเอง
มีการเดินเครื่องแบบจำลองเสมือนจริง 2 ชุด ชุดหนึ่งรวมดาวเคราะห์เก้าไว้ในตำแหน่งที่นักดาราศาสตร์คิดว่ามันอาจจะอยู่ และอีกชุดสันนิษฐานว่าไม่มีดาวเคราะห์เก้าอยู่ เมื่อลบความลำเอียงด้านการสำรวจ ผลสรุปได้เผยว่าสถาปัตยกรรมวงโคจรของวัตถุกลุ่มนี้เรียงตัวใกล้เคียงกับการทำนายที่ได้จากแบบจำลองที่มีดาวเคราะห์เก้าด้วย นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน
เมื่อเทียบแล้ว การเคลื่อนที่ของ TNOs เพ่นพล่านเหล่านั้นเป็นไปไม่ได้อย่างมากในแบบจำลองที่ไม่มีดาวเคราะห์เก้า การมีอยู่ของดาวเคราะห์เก้าดูจะเป็นหนทางที่ดีที่สุดที่สอดคล้องกับการสำรวจที่พบจากอวกาศ Batygin เทียบกับเกมซอคเกอร์ว่า เนปจูนก็เหมือนผู้รักษาประตู แรงบีบฉีกจากทางช้างเผือกสามารถยิง TNOs ไปทางประตูได้ แต่ไม่มีแรงมากพอที่จะผ่านมือผู้รักษาประตูไว้(เข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าเนปจูน) แต่ดาวเคราะห์เก้า สามารถส่ง TNOs ผ่านเนปจูนไปได้อย่างสวยงาม
ดาวเคราะห์เก้าจะมีอยู่จริงหรือไม่ และเราจะพบมันได้ที่ไหนในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า มีเพียงต้องรอเวลาเท่านั้น เมื่อกล้องรูบินและกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ เริ่มดำเนินการสำรวจ งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters
แหล่งข่าว sciencealert.com : the solar system’s missing planet has only one place left to hide
iflscience.com : astronomers narrow down where “Planet Nine” could be hiding
sciencealert.com : “strongest statistical evidence yet” for planet Nine has been found, scientist says
space.com : evidence for Planet 9 found in icy bodies sneaking past Neptune
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
