ระนาบที่สองในระบบสุริยะ

 

วงโคจรของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ อยู่ในระนาบแบนๆ ที่เรียกว่า สุริยวิถี(ecliptic)

     ถ้าคุณสามารถออกไปนอกระบบสุริยะและเฝ้าดูจากที่ห่างไกล คุณจะได้เห็นสิ่งหนึ่งก็คือ ดาวเคราะทั้งหลายในระบบสุริยะเรียงตัวอยู่ในระนาบแบนระนาบหนึ่ง ที่ล้อมรอบศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ไว้

      ซึ่งเรียกว่า สุริยวิถี(ecliptic) และคิดกันว่าเป็นสิ่งที่เหลือจากการก่อตัวของระบบสุริยะ ซึ่งเป็นดิสก์ฝุ่นแบนที่หมุนวนไปรอบๆ ดวงอาทิตย์ที่ยังอายุน้อย ซึ่งค่อยๆ เกาะกุมตัวเข้าด้วยกันจนกลายเป็นดาวเคราะห์, ดาวเคราะห์น้อย และก้อนหินอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ยังมีวัตถุอีกจำนวนหนึ่งที่เคลื่อนที่อยู่นอกแนวระนาบนี้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นดาวหางคาบยาว(long-period comets) ซึ่งใช้เวลาหลายร้อยจนถึงหลายหมื่นปีโคจรรอบดวงอาทิตย์ จากที่ชายขอบที่ไกลที่สุดของระบบสุริยะในเขตที่เรียกว่า เมฆออร์ต(Oort Cloud)

     ขณะนี้ เราอาจจะเข้าใจวงโคจรที่แปลกของพวกมัน จากงานวิจัยงานใหม่ ดาวหางคาบยาวเหล่านี้บางส่วนก็ดูเหมือนจะเรียงตัวตามระนาบการโคจรที่แตกต่างออกไปแห่งหนึ่ง ซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้ค้นพบเรียกว่า สุริยวิถีว่างเปล่า(empty ecliptic) ซึ่งอยู่ที่ 180 องศาเมื่อเทียบกับขั้วกาแลคซี(galactic pole) การค้นพบนี้จึงดูเหมือนจะเปิดช่องทางใหม่ว่าดาวหางก่อตัวขึ้นในระบบสุริยะได้อย่างไร

      จริงๆ แล้วเราไม่สามารถสำรวจวงโคจรทั้งหมดของดาวหางคาบยาวได้ พวกมันมีขนาดเล็กและมืด และเราก็แค่ไม่มีเทคโนโลจีที่จะเห็นพวกมันผ่านในจุดที่จำเพาะจุดหนึ่งได้ ไม่ต้องเอ่ยถึงวงโคจรของพวกมันที่ยาวนานกว่าช่วงชีวิตมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เมื่อพวกมันเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์มากพอให้เราได้ตรวจจับ เราก็สามารถใช้เส้นทางและความเร็วของพวกมันเพื่อระบุวงโคจรทั้งหมดได้

     Arika Higuchi นักดาราศาสตร์จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งชาติญี่ปุ่น และเพื่อนร่วมงานของเธอกำลังทำงานเพื่อคำนวณวงโคจรของดาวหางคาบยาวอยู่ และเมื่อทำเช่นนี้ พวกเขาก็สังเกตเห็นบางสิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับจุดในวงโคจรที่ไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุด(aphelion) และมันก็ควรจะอยู่ค่อนข้างใกล้กับสุริยวิถีสำหรับวัตถุที่มีวงโคจรกำเนิดจากระนาบสุริยวิถี แต่สำหรับดาวหางคาบยาว ไม่ได้เป็นเช่นนั้น

     แบบจำลองการก่อตัวระบบสุริยะบอกว่าแม้แต่ดาวหางคาบยาวซึ่งเดิมมีกำเนิดใกล้สุริยวิถี และต่อมาก็กระจายออกสู่วงโคจรที่สำรวจพบในปัจจุบันผ่านปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง ซึ่งเกือบทั้งหมดมาจากดาวเคราะห์ยักษ์ แต่แม้ว่าจะถูกกระจายโดยดาวเคราะห์ แต่ aphelion ของดาวหางก็น่าจะยังอยู่ใกล้ๆ สุริยวิถี จึงน่าจะมีแรงภายนอกอื่นๆ ที่อธิบายการกระจายที่สำรวจพบ

      มีดาวหางคาบยาวกลุ่มที่สองที่เส้นทางไม่ได้บอกว่าจุดที่ไกลที่สุดในวงโคจรสอดคล้องกับสุริยวิถี แต่จุดที่ไกลที่สุดก็ไม่ได้กระจายอย่างสุ่ม ตรงกันข้าม ดูเหมือนพวกมันจะเรียงตัวตามระนาบการโคจรที่สองที่ว่างเปล่า สุริยวิถีซึ่งเอียง 60 องศาเมื่อเทียบกับระนาบของทางช้างเผือก สุริยวิถีว่างเปล่าอันใหม่ก็เช่นกันที่เอียง 60 องศาจากระนาบทางช้างเผือกด้วย แต่อยู่คนละด้าน และนี่ก็อาจเป็นเงื่อนงำว่าสุริยวิถีว่างเปล่าเกิดขึ้นได้อย่างไร

     นักวิจัยบอกว่ามันอาจจะถูกสร้างโดยแรงโน้มถ่วงของกาแลคซี เป็นสนามแรงโน้มถ่วงในกาแลคซีเอง เมื่อเวลาผ่านไป ก็อาจจะดึงดาวหางคาบยาวบางส่วนให้เป๋ออก จึงเป็นเหตุผลที่ทีมเรียกสุริยวิถีที่สองว่า “ว่างเปล่า” เมื่อมันโผล่ขึ้นมาแล้วโดยไม่มีวัตถุใดอยู่เลย เมื่อเวลาผ่านไปหลายพันล้านปี แรงโน้มถ่วงของกาแลคซีก็เติมดาวหางเข้ามาเรื่อยๆ

      นี่ไม่ใช่แนวคิดใหม่เอี่ยม นักดาราศาสตร์เคยได้ทำนายผลที่มีต่อดาวหางในเมฆออร์ต จากแรงโน้มถ่วงของกาแลคซีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่กระนั้น ก็ยังคงเป็นแค่แนวคิดที่ต้องการหลักฐานมาสนับสนุนเพิ่มเติม ดังนั้น Higuchi และทีมจึงได้ทำการคำนวณวิเคราะห์เพื่อสร้างแบบจำลองว่าแรงโน้มถ่วงของกาแลคซีน่าจะส่งผลต่อดาวหางคาบยาวอย่างไร และก็ตามที่เธอได้ทำนายไว้ การกระจายของจุดที่ไกลที่สุดในวงโคจรมีช่วงพีค 2 แห่ง คือ ใกล้สุริยวิถี และสุริยวิถีว่างเปล่า นี่จึงเป็นหลักฐานที่หนักแน่นมากๆ แต่ก็ยังต้องทำงานอีกมากเพื่อยืนยันการค้นพบนี้

     จุดที่ไปกองกันอยู่ไม่ได้เป็นระนาบสุริยวิถีหรือสุริยวิถีว่างเปล่า พอดี แต่ใกล้ๆ พวกมัน Higuchi กล่าว การสำรวจการกระจายตัวของวัตถุขนาดเล็กยังต้องรวมปัจจัยอีกหลายประการ การตรวจสอบการกระจายของดาวหางคาบยาวในรายละเอียดจะเป็นงานในอนาคตของเรา โครงการสำรวจทั่วท้องฟ้าที่เรียกว่า Legacy Survey of Space and Time(LSST) จะให้ข้อมูลที่มีประโยชน์สำหรับการศึกษานี้ งานวิจัยเผยแพร่ใน Astronomical Journal

 

แหล่งข่าว sciencealert.com : radical discovery suggests the Solar System has two planes of orbital alignment  
                phys.org : second alignment plane of solar system discovered