วัตถุจากระบบสุริยะส่วนไกลในแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก

 

ภาพจากศิลปินแสดงแถบดาวเคราะห์หลัก(main asteroid belt) ซึ่งมีดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่กว่า 1 กิโลเมตรมากกว่าหนึ่งล้านดวง โคจรอยู่รวมกลุ่มระหว่างวงโคจรดาวอังคารและดาวพฤหัสฯ

     การศึกษาสีของดาวเคราะห์น้อยในแถบดาวเคราะห์น้อยที่โคจรอยู่ระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสฯ ได้พบผู้หลงทางสองดวงซึ่งมีพื้นผิวที่แดงมาก บ่งชี้ว่าพวกมันก่อตัวขึ้นเลยจากเนปจูนออกไป และหนีเข้ามาจนถึงวงโคจรปัจจุบัน การค้นพบน่าจะนำไปสู่แง่มุมที่สำคัญในวิวัฒนาการระบบสุริยะ มันยังให้โอกาสในการศึกษาวัตถุที่มีกำเนิดอยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์อย่างมาก โดยไม่ต้องเดินทางออกไปไกลขนาดนั้นเลย

      ดาวเคราะห์น้อยแบ่งออกเป็นชนิดตามองค์ประกอบและกำเนิด และจากสิ่งเหล่านี้ก็จะสะท้อนออกมากับสีของพวกมัน ดาวเคราะห์น้อยชนิดดี(D-type) มีสีที่แดงที่สุดในระบบสุริยะส่วนใน แต่เราทราบว่าก็มีวัตถุที่เรียกว่า ทรานส์เนปจูน(Trans-Neptunian objects; TNOs) หลายดวงที่มีสีแดงจัดกว่า ทีมนานาชาติทีมหนึ่งได้ทำการสำรวจสีของดาวเคราะห์น้อยชนิดดี ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางมากกว่า 110 กิโลเมตร เพื่อดูว่ามีอะไรโดดออกมาหรือไม่

นอกจากแถบหลัก(จุดสีขาว) แล้ว ก็ยังมีวัตถุขนาดเล็กอยู่เป็นกลุ่มก้อน ตามตำแหน่งต่างๆ ในระบบสุริยะ

      ในรายงานที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ทีมนักวิจัยที่นำโดยนักดาราศาสตร์ Sunao Hasegawa จากสถาบันวิทยาศาสตร์การบินและอวกาศ องค์กรสำรวจอวกาศญี่ปุ่น(ISAS JAXA) ได้รายงานว่าดาวเคราะห์น้อยปอมเปยา(203 Pompeja) ซึ่งมีขนาดคาบเส้นขนาดที่ตรวจสอบกัน ว่ามีสเปคตรัมสูงชันไปทางสีแดง(redder spectral slope-ตรวจสอบความสว่างเปรียบเทียบที่ช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ของแสง) มากกว่าวัตถุอื่นๆ ที่ได้ตรวจสอบ ผู้เขียนยังตรวจสอบดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กกว่าที่มีสเปคตรัมสูงชันไปทางสีแดงคล้ายๆ กัน และพบว่าดาวเคราะห์น้อยจัสทิเทีย(269 Justitia) ซึ่งมีความกว้าง 54 กิโลเมตรก็มีลักษณะที่สอดคล้องด้วยเช่นกัน

     ยังมีวัตถุอีกมากมายในแถบดาวเคราะห์น้อยหลักจนผู้เขียนไม่สามารถสำรวจพวกมันได้ทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นไปได้อย่างมากว่า ปอมเปยาและจัสทิเทีย จะยังมีวัตถุคล้ายๆ กันอีกมากที่เล็กเกินกว่าจะทำการตรวจสอบได้ คำถามใหญ่ 2 ข้อจากงานนี้ก็คือ เพราะเหตุใด วัตถุคู่นี้จึงแดงจัด และพวกมันมาอยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อยได้อย่างไร ถ้าสันนิษฐานว่าพวกมันไม่ได้ก่อตัวขึ้นที่นี่

เมื่อดาวเคราะห์น้อยมีสีแดงจัด นี่ก็หมายความว่ามันสะท้อนแสงได้มากขึ้นเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น ในกราฟเหล่านี้ เห็นได้ชัดเจนว่าปอมเปยา และจัสทิเทีย มีความแดงมากกว่าดาวเคราะห์น้อยในแถบหลักชนิดอื่นๆ เมื่อขยับออกจากช่วงแสงตาเห็นไป(ซ้าย) และมีสีแดงจัดพอๆ กับ TNOs และเซนทอร์(ขวา) แม้ว่าตำแหน่งของพวกมันจะอยู่ในแถบหลักก็ตาม

      ผู้เขียนสรุปว่าสีแดงนี้บ่งชี้ถึงการมีอยู่ของของผสมระหว่างสารอินทรีย์เชิงซ้อนกับวัสดุสารอื่นที่ไม่ทราบชนิด สำหรับสารอินทรีย์เชิงซ้อนที่จะปรากฏขึ้นบนพื้นผิววัตถุได้นั้น วัตถุจะต้องก่อตัวขึ้นเลยจากเส้นหิมะ(snow lines) ที่จำเพาะออกไป ที่ซึ่งโมเลกุลจะอยู่ในรูปน้ำแข็งแทนที่จะเป็นไอ เส้นหิมะของน้ำ(ตำแหน่งที่น้ำจะแข็งตัว) ก็อยู่เลยแถบหลักออกไปเล็กน้อย ส่วนเส้นหิมะของคาร์บอนไดออกไซด์ก็ยิ่งขยับออกไปอีกใกล้ดาวเสาร์ สารประกอบที่มีคาร์บอนพื้นๆ อย่างมีเธนก็ยิ่ง(มีเส้นหิมะ) ที่ไกลออกไปอีก เส้นหิมะที่ไกลมากขึ้นย่อมหมายความว่าวัสดุสารเชิงซ้อนเกือบทั้งหมดจะแข็งตัวที่ส่วนนอกสุดของระบบสุริยะเท่านั้น

     นักวิจัยสรุปว่า วัตถุทั้งสองโคจรใกล้ดวงอาทิตย์มากเกินกว่าจะรักษาน้ำแข็งของพวกมันไว้ได้ ไม่เหมือนกับ TNOs สีใกล้เคียงกัน หรือกระทั่งเซนทอร์(Centaurs) ซึ่งโคจรอยู่ระหว่างดาวพฤหัสฯ และเนปจูน เพื่อที่จะมีสารอินทรีย์เหล่านี้ คุณต้องเริ่มจากมีน้ำแข็งจำนวนมากอยู่บนพื้นผิว Michael Marsset ผู้เขียนจากเอ็มไอที กล่าว ดังนั้น พวกมันจะต้องก่อตัวขึ้นในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัด จากนั้น การอาบรังสีของดวงอาทิตย์ลงบนน้ำแข็ง ก็สร้างสารอินทรีย์เชิงซ้อนขึ้นมา

ภาพจากศิลปินแสดงวัตถุทรานส์เนปจูน(Trans-Neptunian object) น้ำแข็งดวงหนึ่งที่โคจรเข้าใกล้เนปจูน โดยมีดวงอาทิตย์ที่อยู่ไกลลิบที่พื้นหลังภาพ

     บางครั้ง ดาวหางก็ถูกเปลี่ยนเส้นทางวงโคจรได้จากการผ่านเข้าใกล้ดาวเคราะห์มากเกินไป จนสุดท้ายก็เข้ามาในระบบสุริยะส่วนใน แต่โดยปกติจะมีวงโคจรที่รีมากกว่าคู่นี้อย่างมาก ผู้เขียนเชื่อว่าการขยับเข้ามาข้างในเกิดขึ้นเมื่อนานมาแล้ว ก็เป็นไปได้ว่าเป็นผลจากที่ดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์อพยพเปลี่ยนวงโคจร ตลอดช่วงเวลาหลายพันล้านปี อิทธิพลแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์แม้แต่จากระยะทางที่ค่อนข้างไกล ก็อาจจะดึงพวกมันเข้าสู่วงโคจรเกือบกลมไม่ต่างจากดาวเคราะห์น้อยในแถบหลักอื่นๆ ซึ่งมีกำเนิดไม่เร้นลับเท่า

     ถ้าปอมเปยาและจัสทิเทียเป็นนักพเนจรตัวแดงจากนอกวงโคจรเนปจูนอย่างแท้จริง พวกมันก็จะยืนยันความเข้าใจปัจจุบันของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการก่อตัวดาวเคราะห์ เมื่อการอพยพของดาวพฤหัสฯ และดาวเคราะห์ยักษ์อื่นๆ ทำให้วัตถุจากระบบสุริยะส่วนนอกถูกลากมาไกลตามที่ได้ทำนายไว้  

ไดอะแกรมแสดงว่าดาวเคราะห์น้อยและเซนทอร์ถูกจัดวางในระบบสุริยะแตกต่างกันอย่างไร และพวกมันก่อตัวขึ้นที่ใดเมื่อเทียบกับเส้นหิมะ

     สำหรับปฏิบัติการในอนาคตสู่วัตถุที่อยู่เลยเนปจูนออกไป ยังน่าจะจำกัดแค่การไปบินผ่านอย่างรวดเร็วอย่าง การผ่านเข้าใกล้พลูโตและ 2014 MU69(Arrokoth) ที่แดงจัดของปฏิบัติการนิวฮอไรซันส์(New Horizons) อย่างไรก็ตาม ปอมเปยา และจัสทิเทีย ก็เข้าถึงได้ง่ายพอๆ กับเซเรส(Ceres) ซึ่งเป็นวัตถุที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในแถบดาวเคราะห์น้อย และเวสตา(Vesta) ซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดอันดับสอง ทั้งสองดวงได้รับการเยี่ยมเยือนอย่างยาวนานโดยปฏิบัติการดอว์น(Dawn) และไปเยือนยังง่ายกว่าดาวเคราะห์น้อยทรอย ซึ่งอยู่ในวงโคจรร่วมกับดาวพฤหัสฯ รอบดวงอาทิตย์ ปฏิบัติการลูซี(Lucy) จะส่งออกสู่อวกาศในปีนี้

แหล่งข่าว iflscience.com : two interloper main belt asteroids look like they formed past Neptune and sneaked in
                sciencealert.com : two weird red rocks live in the asteroid belt, and they don’t belong there
               skyandtelescope.com : two extremely red asteroids discovered far from home