ดวงจันทร์ใหม่สามดวงของยูเรนัสและเนปจูน

 

ภาพยูเรนัสและเนปจูน โดยกล้องเวบบ์

     ดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ก็ต้องถอยไปถ้าพูดถึงแง่หมกเม็ดดวงจันทร์ไว้ ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะส่วนนอกก็แอบเลี้ยงดวงจันทร์ลับๆ ไว้ ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน นักดาราศาสตร์ได้พบดวงจันทร์ที่ไม่เคยพบเห็นมาก่อน 3 ดวงในอวกาศรอบๆ ยูเรนัสและเนปจูน โดยดวงหนึ่งโคจรรอบยูเรนัส และอีกสองโคจรรอบเนปจูน ทำให้จำนวนดวงจันทร์รวมอย่างเป็นทางการของยูเรนัสอยู่ที่ 28 ดวง และเนปจูนที่ 16 ดวง

     เมื่อสหพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ(IAU) โดยศูนย์ดาวเคราห์ย่อย(Minor Planet Center) ยืนยันดวงจันทร์เหล่านั้นก็จะได้ชื่อตามวิถีนิยมของดาวเคราะห์ทั้งสองดวง กล่าวคือ ดวงจันทร์ใหม่ของยูเรนัส จะได้ชื่อตามงานของวิลเลียม เชคสเปียร์ ในขณะที่ดวงจันทร์ของเนปจูนจะได้ชื่อตามเเนเรอิด(Nereids) เหล่าธิดาของเทพเจ้าเนเรียสแห่งท้องทะเล จากปกรณัมกรีก

     Scott Sheppard นักดาราศาสตร์จากสถาบันคาร์เนกี้เพื่อวิทยาศาสตร์ กล่าวว่า ดวงจันทร์ที่เพิ่งพบใหม่สามดวงเป็นดวงที่สลัวที่สุดเท่าที่เคยพบรอบดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ทั้งสองโดยใช้กล้องจากภาคพื้นดิน ต้องใช้วิธีการแต่งภาพแบบพิเศษเพื่อเผยให้เห็นวัตถุที่สลัวเช่นนั้นได้

      ดวงจันทร์ใหม่ไม่ได้เป็นการค้นพบที่ยากเย็นสำหรับดาราศาสตร์สมัยใหม่ เมื่อเทคโนโลจีและเทคนิคในการศึกษาห้วงอวกาศ เจริญก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ เช่นเดียวกับความสามารถของเราในการค้นหาวัตถุที่มีขนาดเล็กและมืด ซึ่งก่อนหน้านี้เคยอยู่ไกลเกินเอื้อมสำหรับเรา ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ แข่งประชันจำนวนดวงจันทร์กัน ในขณะที่เนปจูนและยูเรนัสสู้ไม่ได้เลย ดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ทั้งสองอยู่ไกลจากโลก ซึ่งทำให้ยากที่จะเดินทางไปเยือนและยิ่งยากมากขึ้นที่จะมองเห็นด้วยกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งหมายความว่า ความเข้าใจเกี่ยวกับพวกมันมีค่อนข้างจำกัดมากกว่าพิภพอีก 5 ดวงที่อยู่ใกล้โลกมากกว่า

ภาพที่ค้นพบดวงจันทร์ใหม่รอบเนปจูน S/2021 N1 โดยกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ ในวันที่ 7 กันยายน 2021 วัตถุมีอันดับความสว่าง(magnitude) 27) ปรากฏเป็นจุดสลัวที่กลางภาพ มันเป็นดวงจันทร์ที่สลัวที่สุดเท่าที่เคยพบจากกล้องภาคพื้นดิน ใช้การเปิดหน้ากล้อง 5 นาที 20 ครั้ง

     ด้านดีก็ยังมีอยู่คือ ก็มีโอกาสที่จะมีดวงจันทร์อีกมากอยู่ข้างนอกนั่นรอคอยการค้นพบ อย่างเช่นที่ประจักษ์ชัดจากดวงจันทร์ที่เพิ่งค้นพบใหม่สามดวงนี้ ทั้งสามดวงมีวงโคจรที่กว้าง, รี และเอียง ซึ่งทำให้สังเกตเห็นพวกมันได้ยากขึ้น วงโคจรเหล่านี้สอดคล้องกับกำเนิดจากการยึดจับไว้ โดยแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ และทำให้อยู่ในเดินทางรีประหลาดรอบดาวเคราะห์

     ดวงจันทร์ใหม่ของยูเรนัส ถูกพบครั้งแรกในการสำรวจโดย Sheppard โดยใช้กล้องโทรทรรศน์มาเจลลันในวันที่ 4 พฤศจิกายน 2023 และได้รับการยืนยันเมื่อพบมันย้อนกลับไปได้ถึงปี 2021 มีชื่อแบบ ว่า S/2023 U1 และเป็นดวงจันทร์ยูเรนัสดวงใหม่ที่พบในช่วงกว่ายี่สิบปี มันมีความกว้างราว 8 กิโลเมตร ซึ่งทำให้มันเป็นดวงจันทร์ยูเรนัสที่มีขนาดเล็กที่สุด และเป็นหนึ่งในดวงจันทร์ที่เล็กที่สุดในระบบสุริยะ มีคาบการโคจร 680 วัน

     ดวงจันทร์ใหม่ของเนปจูนสองดวง ดวงที่สว่างกว่ามีชื่อว่า S/2002 N5 ถูกพบครั้งแรกในการสำรวจจากกล้องมาเจลลันในเดือนกันยายน 2021 และพบอีกครั้งในเดือนตุลาคม และมีการสำรวจติดตามผลในปี 2022 และ 2023 Sheppard กล่าวว่า เมื่อตรวจสอบวงโคจรของ S/2002 N5 โดยใช้การสำรวจปี 2021, 2022 และ 2023 ก็ตามรอยไปได้ถึงวัตถุที่เคยพบใกล้เนปจูนในปี 2003 แต่สูญหายไปก่อนที่จะสามารถยืนยันได้ว่าโคจรรอบดาวเคราะห์นี้ มันมีความกว้าง 23 กิโลเมตร และมีคาบการโคจรราว 9 ปี

     และสุดท้าย ดวงจันทร์เนปจูนใหม่ที่เล็กกว่าและสลัวกว่า ซึ่งถูกพบในปี 2021 โดยใช้กล้องซูบารุ มีชื่อว่า S/2021 N1 มีความกว้าง 14 กิโลเมตร และวงโคจร 27 ปี เป็นคาบการโคจรของดวงจันทร์ของดาวเคราะห์ใดๆ ที่ยาวนานที่สุดเท่าที่เคยพบมา และยังสลัวอย่างสุดขั้ว เพื่อทำการสำรวจต่อ ทีมต้องคำนวณวงโคจรของมัน และใช้การสำรวจเพิ่มเติมด้วยกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) และกล้องเจมิไนเหนือ  

ภาพที่ค้นพบดวงจันทร์ใหม่ของยูเรนัส S/2023 U1 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์มาเจลลัน ยูเรนัสหลุดจากพื้นที่การมองทางซ้ายบน ตามที่เห็นเป็นแสงที่กระเจิงเพิ่มขึ้น S/2023 U1 เป็นจุดแสงสลัวที่กลางภาพ เทรลมาจากดาวที่พื้นหลังเมื่อกล้องตามรอยการเคลื่อนที่ของยูเรนัสตลอดสามชั่วโมงที่เก็บภาพ

      ดวงจันทร์ที่เพิ่งพบใหม่บอกว่ายูเรนัสและเนปจูนมีประชากรดวงจันทร์วงนอกที่มีรูปแบบคล้ายกับดวงจันทร์ของดาวเสาร์ และดาวพฤหัส นี่บอกว่าวิธีการได้มาซึ่งดวงจันทร์เหล่านั้นเกิดขึ้นคล้ายๆ กันหมดในพิภพขนาดยักษ์ในระบบสุริยะ กระทั่งยูเรนัสซึ่งเอียงตะแคงข้าง ก็มีประชากรดวงจันทร์คล้ายกับดาวเคราะห์ยักษ์อื่นๆ รอบดวงอาทิตย์ Sheppard กล่าว และเนปจูน ซึ่งน่าจะจับไทรตอน(Triton) จากแถบไคเปอร์(Kuiper Belt) ไว้ ก็เป็นวัตถุน้ำแข็งที่มีขนาดใหญ่กว่าพลูโต เป็นเหตุการณ์ที่รบกวนระบบดวงจันทร์ของมัน ก็มีดวงจันทร์วงนอกที่ดูคล้ายกับเพื่อนบ้าน

     การยึดจับอาจจะเป็นก้าวแรก แต่ดวงจันทร์ใหม่ถูกจับอยู่ในกลุ่มดวงจันทร์ที่มีวงโคจรใกล้เคียงกัน S/2023 U1 จัดอยู่ในกลุ่มเดียวกับ คาลิบัน(Caliban) และสเตฟาโน(Stephano) ส่วน S/2002 N5 อยู่กับ เซา(Sao) และ เลามีเดีย(Laomedeia) และวงโคจรของ S/2021 N1 ก็สอดคล้องกับ ซามาธี(Psamathe) และเนสโซ(Neso) วงโคจรของแต่ละดวงไม่ได้เหมือนกันเป๊ะ แต่มีความคล้ายคลึงที่บอกว่าดวงจันทร์แต่ละดวงในกลุ่มน่าจะเริ่มจากดวงจันทร์หนึ่งเดียวขนาดใหญ่กว่าที่ถูกดาวเคราะห์จับไว้ก่อนที่จะแตกออก โดยชิ้นส่วนแต่ละชิ้นก็หาเส้นทางของพวกมันเองได้ในที่สุด

     ถ้าเป็นเช่นนี้ ก็น่าจะมีดวงจันทร์ขนาดเล็กกว่าอีกจำนวนมากที่เรายังไม่พบในแต่ละกลุ่มเหล่านี้ การค้นพบเพิ่มเติมน่าจะต้องเป็นเป้าหมายหนึ่งในหลายๆ ข้อที่ควรจะส่งยานไประบบสุริยะส่วนนอก นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์สงสัยว่าพื้นที่นี้จะเก็บงำกุญแจสู่ความเข้าใจว่าระบบสุริยะก่อตัวได้อย่างไร และวิวัฒนาการช่วงต้นเป็นอย่างไร ด้วยเหตุนี้ การสำรวจประจำทศวรรษโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติจึงให้ความสำคัญอย่างมากกับการส่งปฏิบัติการหลักในช่วงกลางทศวรรษ 2030 ที่เรียกว่า Uranus Orbiter and Probe กระทั่งบางคนก็คิดว่าน่าจะส่งปฏิบัติการไปเนปจูนด้วย

 

แหล่งข่าว sciencealert.com : astronomers detect hidden moons orbiting Neptune and Uranus
                skyandtelescope.com : astronomers find new moons of Uranus and Neptune
                livescience.com : 3 new moons discovered around Uranus and Neptune will be named after Shakespeare characters and Greek goddesses
                 phys.org : Subaru telescope discovers the faintest moon around giant icy planets