วัตถุลูกผสมดาวหางกับดาวเคราะห์น้อย

ไดอะแกรมแสดงวงโคจรของ (248370) 2005 QN173 พร้อมกับแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก(main asteroid belt) และวงโคจรของดาวพฤหัสฯ, ดาวเสาร์, ยูเรนัส และเนปจูน และดาวหางฮัลลีย์(Halley) เพื่อเปรียบเทียบแสดงว่าดาวหางตามขนบเดิมอย่างฮัลลีย์จะใช้เวลาส่วนมากอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ในพื้นที่ที่เย็นกว่า(248370) 2005 QN173 ซึ่งวงโคจรของมันจะนำมันเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า และอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นกว่าอย่างมากตลอดเวลา

      ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยเป็นหินที่อยู่ในอวกาศทั้งคู่ แต่ความแตกต่างของพวกมันก็เป็นไปตามชื่อเรียก ดาวหางโดยปกติจะวิ่งมาจากระบบสุริยะส่วนนอกและมีวงโคจรที่ยาวนานและรี เป็นก้อนน้ำแข็งซึ่งจะเริ่มระเหิด(sublimate) เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ สร้างเป็นชั้นบรรยากาศฝุ่นที่พร่าเลือน(ซึ่งเรียกว่า โคมา; coma) และหางดาวหางที่เป็นที่มาของชื่อพวกมัน

     ส่วนดาวเคราะห์น้อยมักจะอยู่ในละแวกแถบดาวเคราะห์น้อยหลัก(main asteroid belt) ซึ่งอยู่ระหว่างวงโคจรดาวอังคารและดาวพฤหัสฯ และมีวงโคจรที่คล้ายกับดาวเคราะห์มากกว่า ยังคิดกันว่าพวกมันค่อนข้างแห้งและเป็นหิน ดังนั้นจึงไม่น่าจะปล่อยก๊าซอย่างที่พบเห็นในญาติที่สวยงามน่าพิศวงมากกว่าได้

     อย่างไรก็ตาม หินอวกาศที่เพิ่งค้นพบใหม่ก้อนหนึ่ง ดูจะมีคุณลักษณะของวัตถุทั้งสอง (248370) 2005 QN173 อยู่ในแถบหลักเหมือนกับดาวเคราะห์น้อยอื่นๆ อีกหลายล้านดวง วิ่งไปรอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรที่เกือบกลมในสไตล์เดียวกับดาวเคราะห์

     แต่มันก็เหมือนกับดาวหาง เมื่อเดือนกรกฎาคมปีนี้พบว่า 248370 แสดงสัญญาณการปล่อยก๊าซ เมื่อมันเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด(เรียกจุดดังกล่าวในวงโคจรว่า perihelion) และหางดาวหางที่ยาว

     นี่น่าจะทำให้มันกลายเป็นลูกผสมซึ่งพบได้ยากของวัตถุทั้งสอง เป็นวัตถุชนิดหนึ่งที่เราเรียกว่าดาวเคราะห์น้อยมีกิจกรรม(active asteroid) หรือดาวหางในแถบหลัก(main-belt comet) มีวัตถุในกลุ่มนี้เพียง 20 ดวงเท่านั้นท่ามกลางวัตถุในแถบหลักที่พบแล้วมากกว่าห้าแสนดวง และเป็นเพียงดวงที่ 8 ที่ยืนยันแล้วว่าเป็นกลุ่มนี้ ยิ่งกว่านั้น นักดาราศาสตร์ยังพบว่าวัตถุนี้มีกิจกรรมสูงกว่าดวงอื่นๆ

     พฤติกรรมนี้บ่งชี้อย่างรุนแรงว่ากิจกรรมของมันเกิดขึ้นเนื่องจากการระเหิดของวัสดุสารน้ำแข็ง Henry Hsieh นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ กล่าว สามารถนึกถึง 248370 ได้ทั้งเป็นดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง หรือจะให้จำเพาะกว่านั้น ก็คือ ดาวเคราะห์น้อยในแถบหลักดวงหนึ่งที่เพิ่งจะตระหนักเมื่อเร็วๆ นี้ว่าก็เป็นดาวหางด้วย มันตรงตามคำนิยามเกี่ยวกับดาวหางในทางกายภาพ ซึ่งมันน่าจะเป็นน้ำแข็งและกำลังผลักฝุ่นออกสู่อวกาศ แม้ว่ามันก็ยังมีวงโคจรแบบดาวเคราะห์น้อยอยู่

     พฤติกรรมทั้งสองด้านและเส้นแบ่งที่เลือนระหว่างสิ่งที่เคยคิดกันว่าเป็นวัตถุสองชนิดที่แตกออกจากกันได้อย่างสิ้นเชิง(ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง) น่าจะเป็นส่วนหลักที่ทำให้วัตถุเหล่านี้น่าสนใจเป็นอย่างมาก

ภาพรวมประกอบแสดง (248370) 2005 QN173 ที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์เฮลที่หอสังเกตการณ์พาโลมาร์ในคาลิฟอร์เนียเมื่อวันที่ 12 กรกฎาคม 2021 หัวหรือนิวเคลียสของดาวหางอยู่ทางมุมบนซ้าย ซึ่งมีหางพาดยาวเฉียงลงมาด้านขวา สลัวและยาวจากนิวเคลียสอย่างมาก ดาวในพื้นที่สำรวจปรากฏเป็นเส้นจุดสั้นๆ เนื่องจากการเคลื่อนที่ปรากฏของวัตถุในระบบสุริยะเทียบกับดาวที่พื้นหลังและกระบวนการซ้อนรวมภาพหลายภาพเพื่อเพิ่มการมองเห็นหาง 

     พฤติกรรมของ 248370 ถูกพบในวันที่ 7 กรกฎาคม 2021 ในข้อมูลจากการสำรวจดาราศาสตร์ด้วยหุ่นยนต์ ATLAS(Asteroid Terrestrial-Impact Last Alert System) การยืนยันการสำรวจทำโดยกล้องโทรทรรศน์โลเวลล์ดิสคัฟเวอรี่ ได้แสดงสัญญาณของหางอย่างชัดเจน และการตรวจสอบกลั่นกรองข้อมูลจาก Zwicky Transient Facility ก็แสดงหางปรากฏมาตั้งแต่วันที่ 11 มิถุนายน ในระหว่างวันที่ 8 กรกฎาคมถึง 14 สิงหาคม มีการสำรวจติดตามผลใหม่งานหนึ่งโดยกล้องโทรทรรศน์หลายตัวได้ยืนยันข้อมูลก่อนหน้านี้ ในแถบดาวเคราะห์น้อยหลักนี้เองที่พบว่า 248370 แสดงหางที่สวยงาม

     การตรวจสอบโดย Hsieh และทีมเผยให้เห็นว่านิวเคลียสดาวหาง ซึ่งเป็นก้อนหินที่หางโผล่ออกมา มีขนาดกว้างราว 3.2 กิโลเมตร ในเดือนกรกฎาคม หางก็ยาวไปมากกว่า 720,000 กิโลเมตร(หรือสามเท่าระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์) แต่กว้างเพียง 1400 กิโลเมตรเท่านั้น นี่แคบอย่างผิดเพี้ยนเมื่อเทียบกับความยาวของหาง ลองคิดว่าความยาวหางมีขนาดพอๆ กับความยาวของสนามฟุตบอล หางก็จะกว้างเพียง 10 เซนติเมตรเท่านั้น หางที่แคบอย่างสุดขั้วมากบอกเราว่าอนุภาคฝุ่นกำลังล่องลอยออกจากนิวเคลียสด้วยความเร็วที่ต่ำมากๆ และการไหลของก๊าซที่หนีออกจากดาวหางซึ่งปกติจะดันฝุ่นออกจากดาวหางสู่อวกาศก็อ่อนแออย่างสุดขั้วด้วย Hsieh อธิบาย

     ความเร็วที่ต่ำเช่นนั้นน่าจะทำให้ยากที่ฝุ่นจะหนีออกจากแรงโน้มถ่วงของนิวเคลียสด้วยตัวมันเองได้ ดังนั้นนี่บอกว่ามีสิ่งอื่นที่อาจจะช่วยให้ฝุ่นหนีออกมาได้ ยกตัวอย่างเช่น นิวเคลียสอาจจะกำลังหมุนรอบตัวเร็วมากพอที่จะช่วยเหวี่ยงฝุ่นออกสู่อวกาศซึ่งก็ลอยขึ้นมาแล้วจากก๊าซที่หนีออกมา ยังต้องมีการสำรวจต่อไปเพื่อยืนยันความเร็วการหมุนรอบตัวของนิวเคลียส

     การสำรวจต่อไปจะช่วยให้เราเข้าใจวัตถุชนิดนี้ได้ดีขึ้นด้วย จากการเข้าใจระบบสุริยะของเรา 248370 และดาวหางในแถบหลักอื่นๆ ไม่น่าจะมีอยู่ นั้นเป็นเพราะคิดกันว่าแถบดาวเคราะห์น้อยหลักอยู่มาตั้งแต่การก่อตัวของระบบสุริยะเมื่อราว 4.6 พันล้านปีก่อน แถบซึ่งอยู่ระหว่าง 2.2 ถึง 3.2 AU จากดวงอาทิตย์ ส่วนเส้นหิมะ(snow line) ของระบบสุริยะซึ่งเป็นจุดที่เย็นมากพอที่น้ำแข็งจะก่อตัวขึ้นในสูญญากาศได้ ก็อยู่ที่ราว 5 AU ดังนั้นจึงยังไม่แน่ชัดว่าเพราะเหตุใด ดาวหางในแถบหลักจึงยังรักษาน้ำแข็งได้มากพอที่จะสร้างกิจกรรมการระเหิดแบบดาวหางได้

     นอกจากนี้ พวกมันอาจจะช่วยเราให้เข้าใจเกี่ยวกับโลกได้อีกไม่น้อยด้วยเช่นกัน ในช่วงต้นๆ ของระบบสุริยะ การชนจากดาวเคราะห์น้อยที่มีน้ำ น่าจะเป็นหนทางหนึ่งที่จะนำส่งน้ำมายังโลก ถ้าดาวหางในแถบหลักมีน้ำอยู่ เราก็อาจจะสามารถศึกษาแนวคิดนี้ต่อไปได้ ในระยะยาวแล้ว 248370 จะเป็นที่ที่ดีในการจับตาดูในระหว่างที่มันเดินทางเข้าใกล้จุดที่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดครั้งต่อไปในวันที่ 3 สิงหาคม 2026 นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน

     การจับตาดูในช่วงเวลาดังกล่าวจะมีประโยชน์ล้ำค่าในการยืนยันธรรมชาติกิจกรรมของ248370 ที่อาจปรากฏซ้ำ(recurrent), ระบุวงโคจรที่กิจกรรมจะเกิดขึ้น(ซึ่งมีนัยยะต่อความลึกของน้ำแข็งบนวัตถุเช่นเดียวกับช่วงชีวิตของกิจกรรมนี้), ตรวจสอบอัตราการสร้างฝุ่น และเปรียบเทียบระดับกิจกรรมของวัตถุจากวงโคจรหนึ่งกับวงโคจรถัดไป เช่นเดียวกับกับดาวหางในแถบหลักดวงอื่นๆ ด้วย

     ดาวหางแถบหลักดวงแรกถูกพบในปี 2006 โดย Hsieh และ David Jewitt และพบอีกหลายดวงต่อมา งานวิจัยนำเสนอในการประชุมประจำปีครั้งที่ 53 ของแผนกวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ สมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน และเผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters

แหล่งข่าว sciencealert.com : weird space rock confirmed as super-rare hybrid of comet and asteroid
                phys.org : is new finding an asteroid or a comet? It’s both