ตัวการที่ทำให้ดาวเสาร์หมุนรอบตัวเอียง

 

ความเอียงของแกนการหมุนรอบตัว(obliquity) ของดาวเสาร์ที่กำลังเพิ่มขึ้น หมายความว่าเราจะได้เห็นทั้งวงแหวนและออโรราที่ขั้วดาวเสาร์ได้ดีขึ้นกว่าที่เป็น ถ้ามันตั้งตรง

 

    ข้อสรุปจากงานล่าสุดโดยนักวิทยาศาสตร์จาก CNRS, มหาวิทยาลัยซอร์บอนน์ และมหาวิทยาลัยแห่งปิซา ได้แสดงว่าการเอียงของแกนการหมุนรอบตัวในปัจจุบันของดาวเสาร์นั้น เกิดขึ้นจากการอพยพของดวงจันทร์บริวาร และโดยเฉพาะอย่างยิ่งดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดของมัน ไททัน(Titan)

     ก๊าซและฝุ่นที่ก่อตัวระบบดาวเคราะห์ขึ้นมาจะหมุนวนอยู่ในระนาบการโคจร ถ้าไม่มีอะไรมาเปลี่ยน ดาวเคราะห์แต่ละดวงก็แทบจะตั้งฉากกับเส้นทางรอบๆ ดวงอาทิตย์ แต่ความเป็นจริงแล้ว มันวุ่นวายกว่านั้น มุมระหว่างศูนย์สูตรของดาวเคราะห์ กับระนาบการโคจร จะเรียกว่า ความเอียง(obliquity) ดาวพุธ, ดาวศุกร์ และดาวพฤหัสฯ ก็ทำตัวตามที่คาดไว้ โดยมีความเอียงในระดับเพียงไม่กี่องศาเท่านั้น ทำให้ฤดูกาลของพวกมันแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลง ดาวอังคารและเนปจูนมีระดับความเอียงที่มากกว่าของโลก 23.4 องศาเล็กน้อย ในขณะที่ยูเรนัสนั้นเอียงกระเท่เร่จนล้มและกลิ้งไปด้านข้างและถอยหลังอีกเล็กน้อย ความเอียงอยู่ที่ 98 องศา

     ดาวเคราะห์แต่ละดวงต่างก็มีเหตุที่ทำให้เกิดความเอียงแตกต่างกันไป และบางครั้งทุกอย่างก็ไม่ใช่แบบที่ได้เห็น ความเอียงของดาวเสาร์ที่ 26.7 องศานั้น อยู่ระหว่างค่าดาวอังคารและเนปจูนก็ไม่ใช่เรื่องผิดปกติ แต่ก็ยังต้องการคำอธิบาย นักดาราศาสตร์เกือบทั้งหมดเชื่อว่าสาเหตุนั้นเกิดขึ้นเมื่อกว่า 4 พันล้านปีก่อน เมื่อระบบสุริยะยังอายุน้อย

ความเอียงของแกนการหมุนรอบตัวของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะ credit: astronoo.com 

     การสำรวจล่าสุดซึ่งนำโดย Melaine Saillenfest จากมหาวิทยาลัยซอร์บอนน์ ได้แสดงว่าไททันและดวงจันทร์อื่นๆ กำลังขยับออกห่างจากดาวเสาร์เร็วกว่าที่นักดาราศาสตร์เคยประเมินไว้อย่างมาก โดยเฉพาะไททันซึ่งกำลังเคลื่อนห่างด้วยอัตรา 11 เซนติเมตรต่อปี การขยับออกห่างของดวงจันทร์บริวารก็ไม่ใช่เรื่องใหม่เมื่อดวงจันทร์ของโลกเองก็กำลังถอยห่างด้วยอัตรา 3.8 เซนติเมตรต่อปี

     แต่อัตราการเคลื่อนที่ของไททันที่เร็วกว่าที่คิดไว้ประมาณ 100 เท่า โดยเมื่อรวมอัตราการอพยพออกห่างที่เพิ่มขึ้นล่าสุดนี้ไว้ในการคำนวณ นักวิจัยสรุปได้ว่ากระบวนการส่งผลให้แกนการหมุนรอบตัวของดาวเสาร์เอียง โดยเมื่อดวงจันทร์บริวารขยับออกห่างมากขึ้น ดาวเคราะห์ก็จะยิ่งเอียงมากขึ้น

     เหตุการณ์ที่ทำให้ดาวเสาร์เอียงนี้เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ กว่าสามพันล้านปีหลังจากที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น แกนการหมุนรอบตัวของดาวเสาร์เอียงไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และก็เพิ่งราว 1 พันล้านปีก่อนนี้เองที่การขยับออกของดวงจันทร์ทั้งหลายของมัน(โดยเฉพาะเมื่อไททันมีอัตราการถอยห่างมากขึ้น) เหนี่ยวนำให้เกิดกำทอน(resonance) ที่ยังคงดำเนินมาถึงจนทุกวันนี้ เมื่อแกนการหมุนรอบตัวของดาวเสาร์มีปฏิสัมพันธ์กับเส้นทางของเนปจูน และค่อยๆ เอียงจนกระทั่งมันมาถึงระดับปัจจุบันที่ 27 องศา

ความเอียงที่เปลี่ยนแปลงของดาวเสาร์และการอพยพออกห่างของดวงจันทร์ไททัน โดยมีดาวพฤหัสฯ อยู่ที่พื้นหลัง

     การค้นพบเหล่านี้สร้างปัญหาให้กับลำดับเหตุการณ์ก่อนหน้านี้ เมื่อนักดาราศาสตร์เห็นพ้องกันมานานแล้วถึงการมีอยู่ของกำทอนนี้ อย่างไรก็ตาม พวกเขาเชื่อว่ามันเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงแรกๆ เมื่อกว่า 4 พันล้านปีก่อน อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของเนปจูน นับแต่นั้น ก็คิดกันว่าแกนการหมุนรอบตัวของดาวเสาร์ก็เสถียรมาตลอด ในความเป็นจริงแล้ว แกนการหมุนรอบตัวของดาวเสาร์ก็ยังคงขยับต่อไป และสิ่งที่เราได้เห็นทุกวันนี้ก็เป็นเพียงสถานะเปลี่ยนแปลงของการขยับนี้ ในอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้า แกนการหมุนรอบตัวของดาวเสาร์น่าจะเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่า

     ทีมวิจัยยังได้ข้อสรุปคล้ายๆ กันเกี่ยวกับดาวพฤหัสฯ ซึ่งคาดว่าจะมีการเอียงคล้ายๆ กันนี้ อันเนื่องมาจากการอพยพออกห่างของดวงจันทร์หลักทั้งสี่ของมัน และเกิดกำทอนกับวงโคจรของยูเรนัส ซึ่งในอีกสัก 5 พันล้านปีข้างหน้า แกนการหมุนรอบตัวของดาวพฤหัสฯ ก็น่าจะเพิ่มจาก 3 องศาไปเป็นมากกว่า 30 องศา งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Nature Astronomy วันที่ 18 มกราคม

แหล่งข่าว spaceref.com : Saturn’s tilt is caused by its moons
                phys.org : Saturn’s tilt caused by its moons 
                iflscience.com : Saturn is falling over and its moons are to blame