โอมูอามูอาอาจเป็นชิ้นส่วนไนโตรเจนแข็ง

      จากการศึกษาใหม่บอกว่าวัตถุจากต่างระบบดาวเคราะห์ดวงแรกที่พบว่าผ่านเข้ามาในระบบสุริยะของเรา น่าจะเป็นชิ้นส่วนของดาวเคราะห์ที่คล้ายกับพลูโตจากระบบสุริยะแห่งอื่น

'Oumuamua โดยกล้องโทรทรรศน์วิลเลียมเฮอร์เชล เมื่อวันที่ 27 ตุลาคม 2017

     โอมูอามูอา(‘Oumuamua) ถูกพบในวันที่ 19 ตุลาคม 2017 โดยหอสังเกตการณ์ Pan-STARRS ในฮาวาย 1I/2017 U1 ‘Oumuamua เป็นภาษาฮาวายซึ่งแปลว่า ผู้นำสาร หรือ ผู้สืบข่าว วิ่งเข้ามาในระบบด้วยความเร็ว 87.3 กิโลเมตรต่อวินาที(ประมาณ 315,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) วัตถุที่แบนอย่างน่าประหลาดนี้เคยถูกจำแนกเป็นดาวหาง แต่มีรายละเอียดบางอย่างที่ประหลาดพอที่จะทำให้เราต้องจำแนกชนิดของมันใหม่

     ขณะนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอริโซนาสเตท 2 คนคือ Steven Desch และ Alan Jackson จาก School of Earth and Space Exploration ได้ตั้งต้นอธิบายรายละเอียดประหลาดของโอมูอามูอา และบอกว่า มันน่าจะเป็นชิ้นส่วนจากดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโตจากระบบสุริยะแห่งอื่น การศึกษาใหม่เผยแพร่เป็นรายงาน 2 ฉบับใน Journal of Geophysical Research Planets วารสารของ American Geophysical Union(AGU) นี้เพื่องานวิจัยการก่อตัวและวิวัฒนาการของดาวเคราะห์, ดวงจันทร์และวัตถุในระบบของเราและระบบอื่นๆ

     จากการสำรวจวัตถุนี้ Desch และ Jackson ได้ตรวจสอบคุณลักษณะหลายประการของวัตถุที่แตกต่างจากสิ่งที่คาดไว้สำหรับการเป็นดาวหาง ในแง่ของความเร็ว วัตถุเข้าสู่ระบบสุริยะด้วยความเร็วที่ช้ากว่าที่ควรจะเป็นพอสมควร ซึ่งบ่งชี้ว่ามันไม่น่าจะเดินทางในห้วงอวกาศระหว่างดวงดาวมานานกว่า 1 พันล้านปี ในแง่ของขนาด รูปร่างคล้ายแพนเค้กก็ยังแบนกว่าวัตถุในระบบสุริยะดวงอื่นๆ ที่เคยพบมา

การตรวจสอบความเร็วของวัตถุหลังจากผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด พบว่ามีความเร็วมากกว่าที่คิดไว้แม้ว่าจะไม่มีการปะทุก๊าซให้เห็น งานวิจัยใหม่บอกว่าการปะทุนี้อาจมาจากไนโตรเจนแข็งที่ระเหิดเป็นก๊าซ สร้างแรงผลักที่รุนแรงกว่า ที่พบในดาวหางทั่วไป 

     พวกเขายังสำรวจพบว่าในขณะที่วัตถุได้รับแรงผลักน้อยๆ จากดวงอาทิตย์(ปรากฏการณ์จรวด; rocket effect ซึ่งเกิดขึ้นทั่วไปกับดาวหางเมื่อแสงอาทิตย์ทำให้น้ำแข็งที่เป็นองค์ประกอบระเหยออกมา) แต่แรงผลักที่เกิดก็ยังรุนแรงกว่าที่เป็นแค่จากปรากฏการณ์นี้ และสุดท้าย วัตถุขาดแคลนรายละเอียดก๊าซที่หนีออกมาให้สำรวจได้ ซึ่งมักจะเห็นเป็นหางของดาวหาง โดยรวมแล้ว แม้วัตถุนี้จะคล้ายกับดาวหางอย่างมาก แต่ก็ไม่เหมือนกับดาวหางใดๆ ที่เคยสำรวจมาในระบบสุริยะ

     จากนั้น Desch และ Jackson จึงตั้งสมมุติฐานว่าวัตถุนี้เป็นน้ำแข็งในชนิดที่แตกต่างออกไป และพวกเขาคำนวณว่าน้ำแข็งเหล่านั้นจะระเหิด(sublimate; เปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นก๊าซโดยตรง) ได้เร็วแค่ไหนเมื่อโอมูอามูอาวิ่งผ่านดวงอาทิตย์ จากสมมุติฐานก็คำนวณปรากฏการณ์จรวด, มวลและรูปร่างของวัตถุ และความสามารถในการสะท้อนแสง(reflectivity) ของน้ำแข็งต่างๆ

     เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นสำหรับเรา Desch กล่าว เราตระหนักว่าชิ้นน้ำแข็งน่าจะสะท้อนแสงได้ดีกว่าที่ผู้คนสันนิษฐานไว้ ซึ่งหมายความว่ามันน่าจะมีขนาดเล็กกว่าที่เคยคิด(45*45*8 เมตร) และจากขนาดที่เล็กลงก็หมายถึงว่าแรงผลักใดๆ จากน้ำแข็งที่ระเหิดก็น่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่าที่เห็นจากปรากฏการณ์จรวดในดาวหางอย่างมาก ช่วยอธิบายความเร็วที่คาดไม่ถึงเมื่อมันวิ่งออกห่างจากดวงอาทิตย์  

งานวิจัยใหม่บอกว่า องค์ประกอบของโอมูอามูอาน่าจะเป็นไนโตรเจนแข็ง ซึ่งสะท้อนแสงได้ดีกว่าน้ำแข็ง ทำให้ค่าขนาดที่ได้เล็กลง และวัตถุน่าจะมีรูปร่างแบนเหมือนแพนเค้ก credit: William Hartmann

     Desch และ Jackson พบน้ำแข็งชนิดหนึ่งก็คือ ไนโตรเจนแข็ง ซึ่งให้ผลสอดคล้องพอดีกับรายละเอียดทั้งหมดที่พบจากโอมูอามูอา และเนื่องจากไนโตรเจนน้ำแข็งนั้นพบได้บนพื้นผิวพลูโต จึงเป็นไปได้ที่วัตถุที่คล้ายดาวหางสักดวงก็น่าจะมีองค์ประกอบเหมือนกันนี้ด้วย เราทราบว่าเรามาถูกทางเมื่อเราทำการคำนวณเสร็จสิ้นว่า ค่าการสะท้อนแสง(albedo) จะมีส่วนทำให้การเคลื่อนที่ของโอมูอามูอาสอดคล้องกับการสำรวจ Jackson กล่าว ค่านี้เป็นค่าใกล้เคียงกับที่เราสำรวจพบบนพื้นผิวพลูโต หรือไทรตอน(Triton) เป็นวัตถุที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งไนโตรเจน

     จากนั้น พวกเขาก็คำนวณอัตราที่ชิ้นน้ำแข็งไนโตรเจนน่าจะถูกผลักออกจากพื้นผิวพลูโตและวัตถุคล้ายๆ กันในช่วงต้นของความเป็นมาของระบบสุริยะของเราเอง และพวกเขาคำนวณความเป็นไปได้ที่ชิ้นส่วนน้ำแข็งไนโตรเจนจากระบบแห่งอื่นๆ น่าจะมาถึงเรา มันน่าจะเป็นการชนที่การกระแทกพื้นผิวออกมาเมื่อประมาณ 500 ล้านปีก่อน และเหวี่ยงมันออกจากระบบดาวเคราะห์แม่ซึ่งน่าจะมาจากแขนเปอร์ซีอุส(Perseus arm) ในทางช้างเผือก Jackson กล่าว การมีองค์ประกอบเป็นไนโตรเจนแข็งยังอธิบายรูปร่างที่ไม่ปกติของโอมูอามูอาด้วย เมื่อไนโตรเจนน้ำแข็งชั้นนอกๆ ชั้นแล้วชั้นเล่าระเหยไป รูปร่างของวัตถุก็น่าจะแบนบางมากขึ้นเรื่อยๆ เหมือนกับแท่งสบู่ ที่เรียวบางเมื่อเราใช้ไป วัตถุน่าจะเข้าสู่ระบบสุริยะในปี 1995 จากนั้นก็สูญเสียมวล 95% ไปและกลายเป็นรูปแพนเค้ก

     สิ่งเดียวกันนี้ก็น่าจะเกิดขึ้นกับดาวหางน้ำแข็ง(water ice) แต่ในระดับที่เล็กกว่าอย่างมาก Jackson กล่าว น้ำในสภาพน้ำแข็งระเหิดได้ช้ากว่าไนโตรเจนแข็ง นอกจากนี้ เขายังบอกว่าโอมูอามูอายังคงสภาพเป็นชิ้นเดียวได้เมื่อมันระเหิดก็เพราะมันเป็นวัสดุสารเดียว เทียบกับดาวหางในระบบสุริยะของเราซึ่งเป็นของผสมจากหิน, น้ำในสภาพน้ำแข็งและองค์ประกอบอื่นๆ ดังนั้นจึงระเหยออกไม่สม่ำเสมอ นี่จึงเป็นอีกเหตุผลที่ดาวหางมักจะแตกออกเมื่อพวกมันผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์อย่างมาก

ภาพอธิบายความเป็นมาที่สมเหตุสมผลของโอมูอามูอา โดยมีกำเนิดในระบบดาวเคราะห์เมื่อ 4 ร้อยล้านปีก่อน ถูกกัดกร่อนโดยรังสีคอสมิคระหว่างเดินทางมายังระบบสุริยะของเรา และผ่านเข้ามาในระบบสุริยะ ซึ่งรวมถึงช่วงที่มันเข้าใกล้ดวงอิทตย์มากที่สุดในวันที่ 9 กันยายน 2017 และการค้นพบมันในเดือนตุลาคม 2017 ในแต่ละจุดของเส้นทางความเป็นมา ภาพแสดงขนาดที่ทำนายไว้สำหรับวัตถุ และอัตราส่วนระหว่างมิติที่ยาวที่สุดและสั้นที่สุด

     แม้ว่าธรรมชาติที่คล้ายดาวหางของโอมูอามูอาจะเป็นเรื่องที่ทราบในไม่ช้า แต่ความไม่สามารถอธิบายมันในรายละเอียดได้อย่างทันทีก็นำไปสู่ข้อสงสัยว่ามันเป็นชิ้นส่วนจากเทคโนโลจีของต่างดาว ตามที่เพิ่งเผยแพร่ในหนังสือ “Extraterrestrial: the first signs of intelligent life beyond Earth” โดย Avi Loeb จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด ซึ่งนี่สร้างการโต้เถียงในวงกว้างเกี่ยวกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์และความรับผิดชอบของนักวิทยาศาสตร์ที่จะไม่กระโดดเข้าใส่ข้อสรุปที่ไม่มีเหตุผลรองรับ

     ทุกคนสนใจในเอเลี่ยน และมันก็อดไม่ได้ที่วัตถุแรกที่มาจากนอกระบบสุริยะก็น่าจะทำให้ผู้คนคิดถึงเอเลี่ยน Desch กล่าว แต่ก็เป็นสิ่งสำคัญในทางวิทยาศาสตร์ที่จะไม่พรวดพราดสรุปอย่างนั้น มันก็ต้องใช้เวลาสองหรือสามปีเพื่อระบุคำอธิบายตามธรรมชาติ ในฐานะชิ้นน้ำแข็งไนโตรเจน ซึ่งสอดคล้องกับทุกๆ สิ่งที่เราทราบเกี่ยวกับโอมูอามูอา ซึ่งนั้นก็ไม่ใช่ระยะเวลาที่ยาวนานในทางวิทยาศาสตร์ และโดยรวมก็ยังเร็วเกินไปที่จะพูดว่าเราไม่มีคำอธิบายตามธรรมชาติเหลืออยู่เลย

     แม้ว่าจะไม่มีหลักฐานใดว่ามันเป็นเทคโนโลจีต่างดาว ในฐานะชิ้นส่วนจากดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโต โอมูอามูอาได้ให้โอกาสอันพิเศษแก่นักดาราศาสตร์ในการพิจารณาระบบต่างด้าวในแบบที่ไม่เคยทำได้มาก่อน เมื่อมีการพบและศึกษาวัตถุอย่างโอมูอามูอามากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถขยายความเข้าใจของเราว่าระบบดาวเคราะห์แห่งอื่นๆ มีสภาพอย่างไร และพวกมันมีความคล้าย หรือแตกต่างจากระบบของเราอย่างไร

     งานวิจัยนี้น่าตื่นเต้นที่เราอาจจะไขปริศนาว่าโอมูอามูอาเป็นอะไร และเราก็มีเหตุผลที่จะจำแนกว่า มันน่าจะเป็นชิ้นส่วนจาก พลูโตนอกระบบ(exo-Pluto) ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโตในระบบสุริยะแห่งอื่น Desch กล่าว กระทั่งบัดนี้ เรายังไม่มีหนทางใดที่จะทราบว่าระบบสุริยะแห่งอื่นๆ มีดาวเคราะห์ที่คล้ายพลูโตหรือไม่ แต่ตอนนี้เราได้เห็นชิ้นส่วนหนึ่งของมันผ่านเข้าใกล้โลก

     Desch และ Jackson หวังว่ากล้องโทรทรรศน์ในอนาคตอย่างกล้องโทรทรรศน์รูบิน(Vera Rubin Observatory/
Large Synoptic Survey Telescope) ในชิลี ซึ่งจะสามารถสำรวจท้องฟ้าซีกใต้ได้ทั้งหมด จะสามารถเริ่มต้นค้นหาวัตถุข้ามระบบได้มากขึ้น และพวกเขาและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะสามารถใช้เพื่อทดสอบแนวความคิดต่างๆ ได้

     และในการศึกษาใหม่อีกฉบับได้ประเมินจำนวนของวัตถุข้ามระบบที่จะเข้ามาในระบบสุริยะส่วนในในแต่ละปี และตัวเลขที่ได้ก็มากพอสมควร Marshall Eubanks จาก Space Initiatives Inc.ได้คำนวณว่าจะมีวัตถุข้ามระบบที่คล้ายโอมูอามูอาเข้ามาภายในวงโคจรโลกเฉลี่ย 7 ดวงต่อปีและด้วยวงโคจรที่ทำนายได้ การประเมินของ Eubanks โพสบนเวบ arXiv บอกว่ากล้องรูบินน่าจะพบวัตถุข้ามระบบขนาดเล็กอย่างนี้ได้มาก

แหล่งข่าว phys.org : scientists determine the origin of extra-solar object ‘Oumuamua
                sciencealert.com : origins of mysterious interstellar visitor ‘Oumuamua may finally be explained
                space.com : interstellar object ‘Oumuamua is a pancake-shaped chunk of a Pluto-like planet
                skyandtelescope.com : can we expect seven interstellar visitors per year?