ห้าปีการบินผ่านพลูโตของปฏิบัติการนิวฮอไรซันส์

     เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม 2015 สำหรับ Alan Stern แล้วไม่มีการเฉลิมฉลองวันประกาศอิสรภาพ (Independence Day) แต่เขากลับกำลังหมกตัวอยู่ในออฟฟิคเพื่อให้สัมภาษณ์หนังสือพิมพ์ นิวยอร์ค ไทมส์ เป็นเวลาเพียงสามวันก่อนที่โครงการที่เขาเฝ้าทะนุถนอม ยานนิวฮอไรซันส์(New Horizons) ของนาซา ถูกกำหนดให้เริ่มการบินผ่านพลูโตครั้งประวัติศาสตร์ ซึ่งน่าจะเป็นครั้งแรกที่มียานอวกาศไปเยี่ยมเยือนดาวเคราะห์แคระ(dwarf planet) ที่โด่งดังดวงนี้

เขาวางสายแล้ว โทรศัพท์ก็ดังขึ้นอีกครั้ง เขาจ้องไปที่ชื่อคนโทรเข้า เป็น Glen Fountain เพื่อนสนิทของ Stern ซึ่งเป็นผู้จัดการโครงการปฏิบัติการนี้ Stern รู้เลยว่า Fountain เองก็คงไม่ได้ฉลองวันประกาศอิสรภาพเหมือนกันกับเขา มันดูไม่ใช่เรื่องดีเลย เขาคิดแล้วก็รับสาย ในน้ำเสียงที่กังวลนั้น Fountain พูดว่า อลัน เราติดต่อกับยานไม่ได้ Stern รำลึกความหลังเมื่อห้าปีที่แล้วว่า โห นี่มันเลวร้ายที่สุดแล้ว

หลังจากได้รับข่าวที่ทำให้ใจหล่นไปถึงตาตุ่ม Stern ก็บึ่งรถจากห้องทดลองฟิสิกส์ประยุกต์(APL) ไปที่อีกฟากของมหาวิทยาลัยจอห์น ฮอบกินส์ ในลอเรล มารีแลนด์ ถึงศูนย์ควบคุมปฏิบัติการนิวฮอไรซันส์ ซึ่งสมาชิกทีมเริ่มมารวมตัวกัน บางคนก็มาในชุดเสื้อคลุมอาบน้ำ กับรองเท้าแตะ Stern ซึ่งปกติทำงานที่สถาบันวิจัยเซาธ์เวสต์(SwRI) ในโบลเดอร์ โคโลราโด กล่าว พวกเขาไม่รู้ว่าเราจะต้องอยู่ที่นี่กันนานแค่ไหน แค่หนึ่งชั่วโมงหรือข้ามคืน หรืออีกหลายวัน ยานขาดการติดต่อมาแล้ว 90 นาที เมื่อวินิจฉัยแล้ว เป็นที่คอมพิวเตอร์หลักบนยานทำงานหนักเกินไป ซึ่งพยายามจะทำเรื่องใหญ่สองอย่างในเวลาเดียวกัน

การสำรวจพลูโตของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ได้พบดวงจันทร์เพิ่มเติมรอบพลูโต ทำให้พลูโตมีดวงจันทร์ที่ยืนยันแล้วทั้งสิ้น 5 ดวง คือ คารอน(Charon), ไฮดรา(Hydra), นิกซ์(Nix), สติกซ์(Styx) และเคอร์เบอรอส(Kerberos)

แล้วก็เป็นเวลาหลายวัน ในขณะที่อยู่ห่างจากโลกเกือบ 4.76 พันล้านกิโลเมตร นิวฮอไรซันส์ก็พบกับข้อขัดข้องซึ่งได้ลบคำสั่งซอฟท์แวร์ในช่วงบินผ่านทั้งหมดของมันเกลี้ยงเลย ซึ่งเป็นลำดับการสำรวจทางวิทยาศาสตร์อย่างเข้มข้นตลอดเก้าวันที่ยานจะต้องทำงานเมื่อมันบินผ่านพลูโต ในระยะทางใกล้ที่สุดเพียง 12500 กิโลเมตรจากดาวเคราะห์แคระนี้ ข้อขัดแข้งของยานในปี 2015 ได้เริ่มการสุมหัวที่ยาวนาน 76 ชั่วโมงเพื่ออัพโหลดและสร้างซอฟท์แวร์การบินผ่านที่จำเป็นทั้งหมดขึ้นมาใหม่ นี่ไม่เพียงแต่ต้องสร้างชุดคำสั่งทั้งหมดขึ้นมาใหม่ แต่ยังมีไฟล์อ้างอิงกับห้องสมุดซอฟท์แวร์อื่นที่ชุดคำสั่งต้องใช้ เป้าหมายแบบนี้ต้องใช้เวลาปกติหลายสัปดาห์ Stern กล่าว เขาเทียบมันเป็นเกมส์หมากรุกที่มีช่วงหน่วงเวลา 9 ชั่วโมง ที่ต้องใช้เพื่อให้สัญญาณวิทยุเดินทางไปและกลับจากนิวฮอไรซันส์

ผลน่ะหรือ Stern และทีมติดตั้งซอฟท์แวร์ได้ทันเวลาก่อนลำดับการสำรวจในช่วงบินผ่านที่ต้องเริ่ม 4 ชั่วโมงเท่านั้น ความพยายามแบบยิ่งยวดเหล่านี้ช่วยไม่ให้นิวฮอไรซันส์ปล่อยไก่ตัวเบ้อเริ่ม เขากล่าว ถ้าความขัดข้องนี้เกิดขึ้นช้าไปกว่านี้เพียงสองวัน ก็น่าจะสายเกินกว่าจะแก้ไขได้ ปฏิบัติการได้ส่งขุมทรัพย์ข้อมูลกลับมาซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็ยังคงวิเคราะห์อยู่จนถึงบัดนี้ ยังผลให้เกิดรายงานที่ผ่านพิชญพิจารณ์แล้วกว่าร้อยฉบับ และสำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่สร้างมันแล้ว การเฝ้าดูพลูโตมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เมื่อยานเข้าใกล้มากขึ้นเรื่อยๆ ก็เป็นประสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ล้ำค่าแบบครั้งหนึ่งในชีวิต ทุกๆ วัน มีเรื่องให้ต้องประทับตราตรึงใจ Cathy Olkin นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ที่ SwRI กล่าว

แม้แต่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลก็ไม่สามารถมองเห็นรายละเอียดใดบนพื้นผิวพลูโตที่อยู่ห่างไกลได้นอกจากปื้นสว่างและปื้นมืด

ดาวเคราะห์แคระไกลโพ้นดวงนี้เป็นปริศนาเย็นเยือกมานับตั้งแต่ที่ถูกพบในปี 1930 ซึ่งแม้แต่ในภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล มันก็ยังคงเป็นเพียงก้อนมัวๆ แต่ทุกสิ่งก็เปลี่ยนไปด้วยปฏิบัติการนิวฮอไรซันส์มูลค่า 720 ล้านดอลลาร์ ซึ่งส่งออกในเดือนมกราคม 2006 วิ่งหนีจากโลกด้วยความเร็วเป็นสถิติถึง 58580 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่แม้จะวิ่งเร็วขนาดนั้น ยานก็ยังใช้เวลาเก้าปีครึ่งเพื่อไปถึงพลูโต

กำหนดเส้นทางการบินของนิวฮอไรซันส์

 

ลำดับการบินผ่านเก้าวันของนิวฮอไรซันส์นำยานเข้าใกล้พลูโตมากที่สุดในวันที่ 14 กรกฎาคม 2015 เมื่อมันจะบินตามเส้นทางที่วางไว้อย่างระมัดระวังโดย Yanping Guo ผู้เชี่ยวชาญออกแบบปฏิบัติการที่ APL Guo ยังออกแบบเสนทางให้กับ Parker Solar Probe, ปฏิบัติการ NEAR(Near Earth Asteroid Rendezvous) ของนาซาในช่วงทศวรรษ 1990 ด้วย และยังมีอีก 7 ปฏิบัติการที่กำลังศึกษาหรือร่างข้อเสนออยู่

เธอได้เริ่มทำเส้นทางให้กับนิวฮอไรซันส์ ย้อนกลับไปในช่วงออกแบบปฏิบัติการในปี 1999 ประมาณเจ็ดปีก่อนที่จะส่งออกสู่อวกาศ

เส้นทางการบินเฉียดระบบพลูโต ในช่วงที่มีการสำรวจการบังดาว(occultation) ช่วยให้ตรวจสอบชั้นบรรยากาศได้

การคำนวณเส้นทางของเธอใช้ข้อได้เปรียบจากการเหวี่ยงของดาวพฤหัสฯ เพื่อเร่งความเร็ว แต่การเรียงตัวที่สำคัญที่สุดก็คือในระหว่างการบินผ่านเอง นักวิทยาศาสตร์ปฏิบัติการต้องใช้การตรวจสอบการบังดาว(occultation) จากดวงอาทิตย์เพื่อศึกษาชั้นบรรยากาศพลูโต นี่หมายความว่า ยานจะต้องมองไปที่ดวงอาทิตย์แทบจะทันทีที่มันวิ่งไปซ่อนอยู่หลังพลูโต ซึ่งต่อมามันน่าจะตรวจสอบว่าชั้นอากาศบางๆ ของพิภพแห่งนี้ส่งผลต่อคลื่นวิทยุดวงอาทิตย์ที่ผ่านอากาศอย่างไรบ้าง นอกจากนี้ นักวิทยา-ศาสตร์ยังต้องทำการตรวจสอบซ้ำอีกเมื่อพลูโตเข้าบังโลก ในคราวนี้จะส่งสัญญาณ

วิทยุจากเครือข่ายอวกาศห้วงลึก(Deep Space Network) ของนาซา และสุดท้าย พวกเขายังต้องจะทำการทดสอบทั้งสองแบบกับดวงจันทร์คารอน(Charon) ของพลูโตด้วย

ต้องระลึกไว้ว่า เป้าหมายที่ทะเยอทะยานมากเหล่านี้อยู่เหนือภาพความละเอียดสูงและการสำรวจที่ยานได้วางแผนไว้แล้วที่จะทำในช่วงเข้าใกล้ทั้งพลูโตและคารอนมากที่สุด มันเป็นการสำรวจที่บูรณาการที่สุดที่คุณจะทำได้สำหรับปฏิบัติการบินผ่านใดๆ ที่มี Guo กล่าว มันจะให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่ามากๆ เส้นทางที่ Guo ได้วางไว้ก็มีความแม่นยำยิบย่อยมากอย่างแท้จริง

ภาพพลูโตและคารอน ในแบบเร่งสี(enhanced) ตามความสว่างเปรียบเทียบที่แท้จริง แต่ระยะทางระหว่างพลูโตและคารอนไม่ได้เป็นตามสัดส่วนจริง

ผลผลิตทางวิทยาศาสตร์ของนิวฮอไรซันส์ก็ไม่มีอะไรที่ธรรมดา ตั้งแต่ภาพแรกๆ ที่ส่งกลับมา ยานก็ทำให้นักวิจัยต้องตะลึงด้วยรายละเอียดรูปหัวใจขนาดมหึมาบนพื้นผิวสีแดงของพลูโต หัวใจของพลูโตก็คมชัดขึ้นเรื่อยๆ เช่นเดียวกับส่วนที่เหลือของซีกโลกด้านเข้าใกล้(encounter hemisphere) ของพลูโตซึ่งเป็นด้านที่นิวฮอไรซันส์บินผ่าน ด้วยรายละเอียดทางธรณีวิทยาที่หลากหลายมาก ตั้งแต่แนวเทือกเขาที่ใกล้เคียงกับเทือกเขาร๊อคกี้ จนถึงเขตธารน้ำแข็งที่กว้างใหญ่และเปี่ยมด้วยกิจกรรม จนถึง ชั้นบรรยากาศสีฟ้าจางของไนโตรเจนที่มีชั้นหมอกซ้อนมากมาย Olkin กล่าวว่า ฉันอึ้งแบบสุดขีดไปเลย เธอทำงานกับเครื่องมือถ่ายภาพและสเปคโตรมิเตอร์ที่เรียกว่า Ralph ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปกรณ์หลักของนิวฮอไรซันส์

ก่อนการบินผ่าน เธอและเพื่อนร่วมงานต้องโต้เถียงกันกระทั่งว่าจะมีภูเขาบนพลูโตหรือไม่ เราทราบว่ามันมีน้ำแข็งของไนโตรเจน, มีเธน และคาร์บอนมอนอกไซด์บนพื้นผิว แต่พวกมันก็น่าจะอ่อนนุ่ม ดังนั้น เมื่อยานได้พบเทือกเขาที่ทะยานสูงถึง 3500 เมตรเหนือพื้นผิวพลูโต นักวิจัยก็ทราบว่ารายละเอียดนี้จะต้องประกอบด้วยน้ำในรูปน้ำแข็งแทบจะทั้งหมด มันเป็นน้ำแข็งเพียงรูปแบบเดียวบนพลูโตที่มีความแข็งแรงมากพอที่จะทำหน้าที่เป็นหินดาน(bedrock; ชั้นหินแข็งที่อยู่ใต้ดิน) ให้กับรูปแบบเทือกเขาอันตระหง่านนี้

รายละเอียดพูด้านซ้ายของ "หัวใจ" เป็นที่ราบกว้าง ไร้หลุมอุกกาบาต ซึ่งนักวิจัยคิดว่าเป็นธารน้ำแข็ง อีกรายละเอียดที่สังเกตเห็นได้ในภาพ คือ Norgay Montes แนวเทือกเขาที่พบบนพลูโตซึ่งมีความสูงถึง 3500 เมตรจากพื้นที่รอบๆ

และที่ยิ่งสร้างความประหลาดใจให้มากขึ้นก็คือ ธารน้ำแข็ง แบบที่พบในพื้นผิวรูปหัวใจน้ำแข็งของพลูโต ซึ่งเป็นรายละเอียดบนพื้นผิวที่เป็นที่จดจำมากที่สุด ซึ่งได้เผยออกมาในภาพความละเอียดสูงภาพแรกจากนิวฮอไรซันส์ ทีมวิทยาศาสตร์มีการวางพนันกันไว้กับรายละเอียดทางธรณีวิทยาที่จะสร้างความประทับใจ Stern กล่าว เกือบทั้งหมดวางเงินไปที่การค้นพบที่ได้ทำนายไว้แล้วเพียงสองสามอย่าง และในทันทีที่ข้อมูลส่งเข้ามา ทีมก็เริ่มตรวจสอบรายละเอียดกับตารางพนันอย่างรวดเร็ว แต่ธารน้ำแข็งไม่มีกระทั่งบนตารางพนันด้วยซ้ำ ก็เราไม่มีนักธารน้ำแข็งวิทยาอยู่ในทีมเลย Stern กล่าว

หัวใจบนพลูโตซึ่งขณะนี้เรียกกันว่า Tombaugh Regio ตามชื่อผู้ค้นพบพลูโต ไคลด์ ทอมโบห์ นั้นมีรอยต่อเป็นเทือกเขาน้ำแข็งสูงสามพันกว่าเมตร ในส่วนอื่นๆ ของดาวเคราะห์แคระ มีเธนแข็งยังถูกสลักเสลาเป็นพื้นที่ใบมีด(bladed terrain) ที่น่าพิศวงและเป็นอัตลักษณ์ นิวฮอไรซันส์ยังได้เห็นโครงสร้างขนาดใหญ่ซึ่งดูเหมือนจะเป็นภูเขาไฟที่พ่นลาวาน้ำแข็ง(cryovolcanoes) โดยรายละเอียดลักษณะนี้ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดมีความสูง 7 กิโลเมตรและกว้าง 250 กิโลเมตร

ชั้นหมอกย่อยๆ ในชั้นบรรยากาศสีฟ้าของพลูโต

Kelsi Singer จาก SwRI เช่นกันกล่าวว่า พลูโตนี่เหมือนเอาอุทยานแห่งชาติทั้งหมดมายัดไว้ในที่แคบๆ ให้เรียงอยู่ชิดกันเป็นพรืด ลักษณะภูมิประเทศทั้งหมดเบียดกันอยู่บนพิภพที่มีความกว้างเพียง 2377 กิโลเมตรเท่านั้น แต่ภาพที่สวยงามที่เห็นก็ยังเป็นแค่การสกิดผิวเรื่องเล่าของพลูโต ยกตัวอย่างเช่น พูทางซ้ายของ “หัวใจ” เป็นทุ่งไนโตรเจนแข็งที่กว้าง 1000 กิโลเมตรที่เรียกว่า Sputnik Planitia ซึ่งไม่พบเห็นหลุมอุกกาบาตใดๆ เลย นี่หมายความว่าพื้นที่นี้ถูกกลับพื้นผิว (resurface) เมื่อเร็วๆ นี้เองซึ่งก็แสดงว่าพลูโตยังมีกิจกรรมทางธรณีวิทยาอยู่ ซึ่งนี่เป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างมากสำหรับนักวิทยาศาสตร์หลายๆ คนซึ่งสันนิษฐานว่าดาวเคราะห์แคระดวงนี้น่าจะตายแล้ว เมื่อมันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์อย่างมากที่ระยะเฉลี่ย 39.5 เท่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์(39.5 AU) และไม่มีดาวเคราะห์ยักษ์ใดๆ ที่อยู่ใกล้มันจนทำให้ภายในร้อนขึ้นผ่านการยืดและบีบด้วยแรงโน้มถ่วง อย่างที่เกิดกับดวงจันทร์กิจกรรมสูงของดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์

แท้ที่จริงแล้ว แหล่งพลังงานสำหรับกิจกรรมบนพลูโตก็ยังคงเป็นหัวข้อที่เป็นปริศนาและโต้เถียงกันอย่างไม่เลิกลาอยู่ ยกตัวอย่างเช่น นักวิจัยบางคนคิดว่าความร้อนน่าจะมาจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีในแกนกลางพลูโต แต่คนอื่นๆ ซึ่งรวมทั้ง Stern สงสัยว่ากิจกรรมถูกขับเคลื่อนโดยความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาจากมหาสมุทรของเหลวใต้พื้นผิวที่ค่อยๆ เย็นตัวลงอย่างช้าๆ

บางทีสิ่งที่น่าแปลกใจที่สุดตลอดช่วงห้าปีที่ทำการวิเคราะห์มาก็คือนักวิจัยได้พบหลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นว่า พลูโตมีมหาสมุทรน้ำของเหลวอยู่ใต้พื้นผิวเปลือกน้ำแข็งของมัน และถ้ามหาสมุทรใต้พื้นผิวนี้มีจริงบนพลูโต ก็น่าจะขยายช่องทางวัตถุในระบบสุริยะส่วนนอกที่อาจจะมีชีวิตอยู่ออกไปได้อย่างกว้างขวาง ข้อมูลปฏิบัติการยังบ่งชี้ว่ามีองค์ประกอบที่จำเป็นต่อชีวิตอีกสองอย่างก็คือ โมเลกุลอินทรีย์ที่มีคาร์บอน และแหล่งพลังงาน ก็พบได้ทั่วไปบนพลูโตด้วย

เมื่อรวมสิ่งต่างๆ แล้ว ข้อมูลจากนิวฮอไรซันส์ได้ให้ภาพวัตถุที่มีพลวัตซึ่งยังมีชีวิตชีวาเปี่ยมด้วยกิจกรรมทางธรณีวิทยา โดยมีพลังงานภายในและความร้อนมากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยฝันไว้ ขณะนี้เราได้ภาพระบบสุริยะของเราที่มีรายละเอียดปลีกย่อยมากขึ้นและซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งจะส่งผลต่อวิธีที่เรามองระบบสุริยะแห่งอื่นๆ ด้วย Olkin กล่าว

นั้นรวมถึงการสำรวจหาชีวิตต่างดาวด้วย คุณน่าจะลืมแนวคิดเก่าๆ เกี่ยวกับเขตเอื้ออาศัยได้ (habitable zone) ได้เลย Stern กล่าวถึง เขตแคบๆ รอบดาวที่ดาวเคราะห์สามารถมีน้ำของเหลวบนพื้นผิวได้ มันใช้ไม่ได้กับวัตถุในแถบไคเปอร์(Kuiper Belt; แถบของวัตถุน้ำแข็งที่อยู่เลยวงโคจรเนปจูนออกไป) ข้างนอก(ของพลูโต) นั้นเอื้ออาศัยไม่ได้ตามชีววิทยาที่เราทราบกันดี แต่ภายในยังอุ่นและสบาย และปกป้องได้จากซุปเปอร์โนวาและการชนครั้งใหญ่ๆ

เขตเอื้ออาศัยได้(habitable zone) รอบดาวฤกษ์ แตกต่างกันตามชนิดของดาวฤกษ์ เป็นระยะทางที่เหมาะสมที่จะมีน้ำของเหลวบนพื้นผิวดาวเคราะห์หินได้ แต่ความสามารถในการเอื้ออาศัยของดาวเคราะห์อาจไม่จำเป็นต้องพึ่งพาเฉพาะแค่ดาวฤกษ์แม่ ในระบบนิเวศใต้พื้นผิวน้ำแข็ง อาจมีมหาสมุทรน้ำที่สามารถรักษาสภาพของเหลวไว้ได้ จากความร้อนจากการบีบฉีก(tidal heating) อย่างในกรณีดวงจันทร์ยูโรปาของดาวพฤหัสฯ และอาจรวมถึงดวงจันทร์น้ำแข็งอื่นๆ ในระบบสุริยะด้วย

นอกจากนี้ ทีมยังง่วนกับข้อมูลที่ได้จากการบินผ่านครั้งที่สองของนิวฮอไรซันส์ เป็นการบินผ่าน อาร์โรกอธ(Arrokoth) วัตถุขนาด 35 กิโลเมตรซึ่งทำเมื่อวันปีใหม่ 2019 ในระหว่างปฏิบัติการภาคต่อ การบินผ่านเกิดขึ้นเมื่อนิวฮอไรซันส์อยู่เลยวงโคจรของพลูโตออกไปราว 1.6 พันล้านกิโลเมตร การสำรวจของยานเผยให้เห็นว่าอาร์โรกอธดูคล้ายเป็นตุ๊กตาหิมะสีแดงที่ตัวแบน และวัตถุที่ประหลาดนี้ก่อตัวขึ้นผ่านการควบรวมอย่างละมุนละไมของวัตถุเดิมสองดวง

ปฏิบัติการยังอาจมีโอกาสได้ตรวจสอบวัตถุสองดวงที่แตกต่างกันมากในแถบไคเปอร์ และการบินผ่านของนิวฮอไรซันส์ก็ยังไม่จบสิ้น ยานยังคงมีสุขภาพดี และมีเชื้อเพลิงเหลือประมาณ 1 ใน 8 ของถังซึ่งก็เป็นปริมาณใกล้เคียงกับที่ต้องใช้ในการบินผ่านอาร์โรกอธ Stern กล่าว ดังนั้น ยานน่าจะสามารถทำการบินผ่านในระยะใกล้ได้อีกสักครั้ง ถ้าหาเป้าหมายที่เหมาะสมได้ในเส้นทางบินของมัน ทีมปฏิบัติการเพิ่งเริ่มตามล่าหาเป้าหมายโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ทรงพลังทั่วโลก โอกาสยังมีอีกมากเนื่องจากเชื้อเพลิงที่เหลืออยู่ ถ้าเราโชคดีก็คงมีการบินผ่านอีกครั้ง แต่ถ้าไร้โชคแล้วก็คงไม่มีอีก Stern กล่าว

Arrokoth หรือ 2014 MU69 เป็นเป้าหมายการบินผ่านครั้งที่สองของยานนิวฮอไรซันส์ในปฏิบัติการภาคต่อ

Stern กำลังง่วนกับปฏิบัติการอื่นสู่พลูโต แต่คราวนี้ ยานน่าจะเข้าสู่วงโคจรรอบพลูโต โดยใช้แรงโน้มถ่วงจากคารอนเพื่อกำกับตลอดการสำรวจระบบพลูโต ยานโคจรรอบพลูโต(Pluto orbiter) ที่นำเสนอนี้น่าจะคล้ายกับปฏิบัติการคาสสินี(Cassini) ของนาซารอบๆ ดาวเสาร์ ซึ่งใช้เวลาวิ่งวนรอบดาวเคราะห์วงแหวนและดวงจันทร์ของมันรวม 13 ปีตั้งแต่ปี 2004 จนถึง 2017

อย่างไรก็ตาม ชะตากรรมของยานโคจรยังน่าจะต้องขึ้นอยู่กับผลสุรุปของการสำรวจทุกสิบปีของประชาคมวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ซึ่งมีกำหนดในปี 2022 การสำรวจความคิดเห็นอย่างกว้างขวางเป็นช่วงเวลาที่ประชาคมดาราศาสตร์ทั้งปวงจะมาร่วมกันเพื่อกำหนดเป้าหมายทางวิจัยและการสำรวจในอนาคต ซึ่งสุดท้ายจะนำเสนอต่อนักการเมือง ปฏิบัติการใหม่ไม่จำเป็นต้องคิดค้น เทคโนโลจีใหม่ใดๆ Stern กล่าว แต่มันต้องใช้ความอดทนอย่างมากเนื่องจากเป็นปฏิบัติการที่นานกว่าเมื่อเทียบกับนิวฮอไรซันส์

Pluto Orbiter

นั้นเป็นเพราะในขณะที่นิวฮอไรซันส์แค่บินเฉียดผ่านดาวเคราะห์แคระก่อนที่จะเดินทางต่อไปที่แถบไคเปอร์ ยานโคจรจะต้องเดินทางช้ามากพอที่จะถูกแรงโน้มถ่วงอันน้อยนิดของพลูโตยึดจับไว้ได้ แต่ยานโคจรพลูโตก็เป็นเพียงหนึ่งในแนวคิดปฏิบัติการระดับเรือธง(flagship class) ที่นาซากำลังพิจารณา ข้อเสนออื่นๆ ยังมีการส่งยานโคจร, ยานหุ่นยนต์เคลื่อนที่หรือกระทั่งยานดำน้ำไปยังไททัน(Titan) ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สุดของดาวเสาร์ ซึ่งกรณีหลังสุดมีความสามารถในการสำรวจทะเลมีเธนปริศนาบนดวงจันทร์ได้

เทียบกันแล้ว ยานโคจรพลูโตก็คงเข้ารอบลึกๆ Stern กล่าว แต่ก็ไม่ได้หมายความว่ามันจะชนะซุปเปอร์โบวล์ได้

แหล่งข่าว astronomy.com – Pluto revealed: New Horizons’ historic flyby, five years later

space.com – Pluto revealed: 5 years ago, NASA’s New Horizons gave us our first close look at this distant world

ตัวอย่างวัสดุสารจากดาวเคราะห์น้อยริวงู

 

ภาพจากศิลปินแสดงยานฮายาบูสะ 2(Hayabusa 2) กำลังถอยออกจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยริวงู(Ryugu) หลังจากที่ยิงกระสุนสร้างหลุมบนพื้นผิวและเป่าวัสดุสารจากหลุมที่สร้างขึ้นใหม่ ลอยขึ้นมาให้เก็บตัวอย่าง

     เจ้าหน้าที่จากองค์กรอวกาศญี่ปุ่นบอกว่าพวกเขาได้พบดินและก๊าซจำนวนมากกว่าที่หวังไว้ในแคปซูลที่ยานฮายาบูสะ 2 ได้ส่งตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งกลับสู่โลกเมื่อต้นเดือนธันวาคม

     องค์กรการสำรวจการบินอวกาศญี่ปุ่น(JAXA) บอกว่าเจ้าหน้าที่เห็นอนุภาคสีดำบางส่วนที่อยู่ที่ก้นของตัวเก็บตัวอย่างของแคปซูล เมื่อพวกเขาดึงกล่องออกมาเมื่อวันจันทร์ และวันอังคารนักวิทยาศาสตร์ก็พบตัวอย่างดินและก๊าซมากขึ้นในกล่องตัวอย่างส่วนที่เก็บจากการร่อนลงแตะครั้งแรกในสองครั้งบนดาวเคราะห์น้อย Yuichi Tsuda ผู้จัดการโครงการฮายาบูสะ 2(Hayabusa 2) ของ JAXA กล่าวในการประชุมแถลงข่าวออนไลน์ว่า เราได้ยืนยันว่ามีทรายจำนวนมากพอดูที่รวบรวมจากดาวเคราะห์น้อยริวงู(Ryugu) พร้อมๆ กับที่มีก๊าซ ตัวอย่างจากนอกโลกนี้ซึ่งเราเฝ้าฝันมานาน ตอนนี้มาอยู่ในมือเราแล้ว

แคปซูลเก็บตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยริวงู ที่ฮายาบูสะ 2 กลับสู่โลกและเก็บกู้เพื่อส่งกลับสู่ญี่ปุ่น

      Tsuda เรียกการส่งกลับตัวอย่างดินและก๊าซจากดาวเคราะห์น้อยที่ประสบความสำเร็จนี้ว่าเป็น หลักชัยทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่แคปซูลรูปร่างเหมือนกระทะแบนมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 40 เซนติเมตร ยานฮายาบูสะ 2 ได้หย่อนจากอวกาศลงสู่จุดที่กำหนดไว้แล้วในทะเลทรายของออสเตรเลียเมื่อวันที่ 6 ธันวาคม เป็นการสิ้นสุดการเดินทางไปและกลับริวงูที่ยาว 6 ปี ไกลจากโลกมากกว่า 3 ร้อยล้านกิโลเมตร แคปซูลเดินทางไปถึงญี่ปุ่นเมื่อวันที่ 8 ธันวาคม เพื่อการวิจัยซึ่งนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะได้แง่มุมสู่กำเนิดของระบบสุริยะและชีวิตบนโลก

     Hirotaka Sawada นักวิทยาศาสตร์ JAXA ซึ่งเป็นคนแรกที่ได้มองเข้าไปในตัวจับตัวอย่างของแคปซูล Sawada บอกว่าเขาพูดไม่ออกเลยด้วยความดีใจเมื่อพบว่าตัวอย่างข้างใน บางส่วนก็มีขนาดเท่าฝุ่นตามที่คาดไว้ แต่บางส่วนก็มีขนาดเท่าก้อนกรวด ตัวอย่างดินในภาพที่แสดงในการนำเสนอซึ่งดูเหมือนเป็นกากกาแฟดำบดผสมกับก้อนกลม(granules) Sawada บอกว่าแคปซูลซึ่งผนึกอย่างแน่นหนาสามารถนำก๊าซของดาวเคราะห์น้อยกลับมาได้ ซึ่งก็แตกต่างอย่างชัดเจนกับอากาศบนโลก เป็นตัวอย่างก๊าซตัวอย่างแรกจากอวกาศข้างนอก Ryuji Okazaki นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยคิวชู บอกว่าก๊าซน่าจะมีความเกี่ยวข้องกับแร่ธาตุในดินดาวเคราะห์น้อย และเขาหวังว่าจะได้จำแนกตัวอย่างก๊าซและตรวจสอบอายุของมัน

วัสดุสารบางอย่างที่ติดอยู่ที่ก้นเครื่องเก็บตัวอย่าง เมื่อนำกล่องเก็บตัวอย่างออกมา

     นักวิทยาศาสตร์ก็กำลังหวังว่าตัวอย่างจากใต้พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยจะให้ข้อมูลจากเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ซึ่งไม่ได้รับผลกระทบจากการแผ่รังสีในอวกาศและปัจจัยสภาพแวดล้อมอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์ JAXA บอกว่าพวกเขาสนใจเป็นพิเศษกับวัสดุสารอินทรีย์ในตัวอย่างเพื่อที่จะเรียนรู้ว่าพวกมันกระจายอยู่ในระบบสุริยะอย่างไร และมีความเกี่ยวข้องกับชีวิตบนโลกหรือไม่

     เจ้าหน้าที่ JAXA อธิบายเพิ่มเติมว่าตัวอย่างที่เก็บมาไว้มีขนาดใหญ่ถึง 1 เซนติเมตร และเป็นหินแข็งซึ่งไม่แตกออกเมื่อหยิบหรือเทลงในอีกภาชนะหนึ่ง ก้อนกลมที่คล้ายทราย(sandy granule) สีดำขนาดเล็กกว่าที่ยานรวบรวมซึ่งเผยแพร่รายละเอียดเบื้องต้นเมื่อต้นเดือนธันวาคม มาจากการร่อนลงจอดครั้งแรกในเดือนเมษายน 2019 ส่วนชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่กว่ามาจากช่องที่เก็บตัวอย่างจากการร่อนลงสัมผัสครั้งที่สอง ในเดือนกรกฎาคม 2019 ซึ่งเป็นตัวอย่างจากใต้พื้นผิว ฮายาบูสะ 2 ต้องหย่อนทุ่นชนเพื่อระเบิดพื้นผิวข้างใต้ดาวเคราะห์น้อยขึ้นมา และรวบรวมตัวอย่างสดใหม่จากหลุม ดังนั้นมันจึงไม่น่าจะได้รับผลกระทบจากการแผ่รังสีในอวกาศและปัจจัยสภาพแวดล้อมอื่นๆ

วัสดุสารจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยริวงูซึ่งมีลักษณะเป็นดินสีดำคล้ายกากกาแฟ 

     Usui บอกว่าขนาดที่แตกต่างกันบอกว่า หินดาน(bedrock) บนดาวเคราะห์น้อยมีความแข็งที่แตกต่างกัน ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งก็คือ สถานที่ที่เลือกให้มีการร่อนลงสัมผัสครั้งที่สองนั้นเป็นหินดานแข็ง จึงมีอนุภาคขนาดใหญ่กว่าแตกออกมาและเข้าสู่ช่องเก็บ

     Sei-ichiro Watanabe นักวิทยาศาสตร์โลกและสิ่งแวดล้อม ที่มหาวิทยาลัยนาโงยา ซึ่งทำงานกับ JAXA บอกว่าการมีตัวอย่างวัสดุสารให้ทำงานด้วยมากกว่าที่คาดไว้ เป็นเรื่องที่ดีเยี่ยมเมื่อมันจะขยายขอบข่ายการศึกษาได้ ตัวอย่างถูกรวบรวมจากการร่อนลงสัมผัส 2 ครั้งบนพื้นที่สองแห่งบนริวงูเมื่อปีที่แล้ว การร่อนลงจอดของฮายาบูสะ 2 นั้นยากกว่าที่คาดไว้เนื่องจากพื้นผิวที่เต็มไปด้วยหินมากมายของดาวเคราะห์น้อย การร่อนลงครั้งแรกรวบรวมตัวอย่างจากพื้นผิวริวงู และครั้งที่สองจากใต้พื้นผิว ซึ่งแต่ละส่วนถูกเก็บแยกกันไว้ JAXA บอกว่าองค์กรจะตรวจอีกส่วนหนึ่งซึ่งใช้เพื่อเก็บตัวอย่างจากการร่อนลงจอดครั้งที่สองในช่วงปลายเดือนธันวาคม และจะทำการตรวจสอบเบื้องต้นก่อนจะมีการศึกษาวัสดุสารเหล่านี้

ภาพตัวอย่างจากช่องเก็บตัวอย่างที่สอง ซึ่งมาจากใต้พื้นผิวที่ฮายาบูสะ 2 ได้สร้างหลุมและเป่าวัสดุสารขึ้นมา

     หลังจากการศึกษาที่ทำในญี่ปุ่นแล้ว ตัวอย่างบางส่วนจะถูกแบ่งปันให้กับนาซาและองค์กรอวกาศนานาชาติอื่นๆ เพื่อทำการวิจัยเพิ่มเติม ซึ่งจะเริ่มในปี 2022 ฮายาบูสะ 2 ขณะนี้กำลังเดินทาง 11 ปีไป 1998KY26 ดาวเคราะห์น้อยอีกดวงหนึ่ง เพื่อพยายามที่จะศึกษาการป้องกันภัยจากดาวเคราะห์น้อยที่อาจบินเข้าหาโลก

แหล่งข่าว phys.org : Japan’s space agency finds ample soil, gas from asteroid  
                phys.org - Japanese spacecraft’s gifts: asteroid chips like charcoal

Messier 71

 

ภาพสเก็ทช์ M71 จากภูสวนทรายผ่านกล้องเดูดาวแบบผสม 8.25"

ภาพสเก็ทช์ M71 จากบางพลี จากกล้องดูดาว 4"

กระจุกดาวทรงกลมในกลุ่มดาวลูกศรหรือ “ซิจิตต้า” หาง่ายเพราะอยู่ครึ่งทางระหว่าง ”เดลต้าซิจิตติ” กับ “แกมม่าซาจิตติ” พอดี

หนังสือหลายเล่มบอกว่าไม่ยากนัก มองเห็นง่าย แม้แต่กับกล้องสองตาดีๆสักหน่อย ผมเองเคยเห็นที่บางพลีจากกล้องดูดาว 4” เมื่อปี 2008 เป็นแสงฟุ้งที่จางมาก แต่ก็พอรับได้เพราะเป็นชานเมือง กทม น่าแปลกที่เมื่อต้นเดือนพฤศจิกายนที่ผ่านมา กลับกลายว่าไม่เห็นอะไรเลยแม้ว่าจะดูจากกล้องดูดาวขนาด 8.25” ก็ตาม

แต่อย่างไรก็ตามมีโอกาสอีกครั้งกับท้องฟ้าระดับแมกนิจูด 6 อย่างภูสวนทราย เอ็ม 71 ในกล้องดูดาว 4” ที่กำลังขยายราว 40 เท่าก็เริ่มมองเห็นดาวในแสงฟุ้งที่เห็นได้ไม่ยาก

ภาพที่เห็นจากมิวล่อน 8.25” ที่กำลังขยาย 135 เท่าแสงฟุ้งเป็นรูปทรงรี มองเห็นดาวอยู่ภาพยในราว 10-20 ดวงที่สว่างแตกต่างกัน ทางด้านทิศเหนือมีดาวเรียงเป็นแถวยาว

เอ็ม 71 ไม่มีใจกลางที่สว่างเหมือนกระจุกดาวทรงกลมตัวอื่นที่เคยดู ทำให้เชื่อกันว่าเป็นกระจุกดาวเปิดที่มีดาวอยู่หนาแน่นเหมือนเอ็ม 11 เพิ่งจะได้รับการพิสูจน์ทราบว่าเป็นกระจุกดาวทรงกลมเมื่อไม่นานนี้เอง

กระจุกดาวตัวนี้พบเป็นครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ชาวสวิสในปี 1746 ส่วนปิแอร์ เมอร์แชนท์ผู้ช่วยของแมสซายเออร์พบในปี 1780 วิลเลี่ยม เฮอร์เชลล์พบว่าเป็นกระจุกดาวไม่ใช่เนบิวล่าในปี 1783

เหตุที่ทำให้ไม่มีใจกลางที่สว่างเหมือนกระจุกดาวทรงกลมตัวอื่นอาจเป็นเพราะอยู่ใกล้เราก็เป็นไปได้ เรียกว่าเป็น Globula Cluster อีกตัวที่มีธรรมชาติน่าสนใจแม้จะจางสักหน่อยก็ตาม

คลิกภาพเพื่อขยาย

ข้อมูลเบื้องต้น 

กลุ่มดาว: Sagitta 
Catalog No.: Messier 71, NGC 6838 
ประเภท: Globular Cluster 
Visual Magnitude: +8.18 
dia: 3.3 arcmin 
ระยะทางจากโลก: 1300 ly 
R.A.: 19h 54m 41.38s 
Dec.: +18° 50’ 00.7”

the Molten Ring: วงแหวนไอน์สไตน์ที่ใหญ่ที่สุด

      บางครั้ง กาแลคซีและกระจุกกาแลคซีก็บิดกาล-อวกาศรอบๆ พวกมันในแบบที่ทำให้วัตถุสลัวที่พื้นหลังปรากฏสว่างขึ้นอย่างฉับพลัน ปรากฏการณ์ประหลาดนี้เรียกกันว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) สามารถเปลี่ยนรูปลักษณ์กาแลคซีให้กลายเป็นวงโค้งกว้าง หรือแม้กระทั่งวงแหวน ที่เรียกว่า วงแหวนไอน์สไตน์(Einstein ring) ได้ และตอนนี้กล้องฮับเบิลก็ได้พบวงแหวนที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยเห็นมา ซึ่งเผยแพร่ภาพออกมาเมื่อวันที่ 14 ธันวาคม 2020  

แสงจากกาแลคซีพื้นหลังแห่งหนึ่งถูกรบกวนให้กลายเป็นวงโค้งโดยแรงโน้มถ่วงของกระจุกกาแลคซี GAL-CLUS-022058s การเรียงตัวของแหล่งพื้นหลังกับกาแลคซีทรงรีที่ใจกลางกระจุกเกือบพอดีตามที่เห็นที่กลางภาพ ได้บิดเบนและขยายภาพจากพื้นหลังให้กลายเป็นวงแหวนที่เกือบสมบูรณ์แบบ แรงโน้มถ่วงจากกาแลคซีอื่นๆ ในกระจุกยังทำให้เกิดการรบกวนเพิ่มเติมด้วย

      GAL-CLUS-022058s เป็นวงแหวนไอน์สไตน์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดและเป็นวงแหวนครบถ้วนที่สุดแห่งหนึ่งเท่าที่เคยสำรวจมา แรงโน้มถ่วงของกระจุกกาแลคซีแห่งหนึ่งในกลุ่มดาวเตาหลอม(Fornax) ได้สร้างภาพของกาแลคซีกังหันที่อยู่ห่างไกลขึ้นหลายภาพ ภาพเหล่านี้บิดไปรอบๆ กาแลคซีที่ใจกลางกระจุก โดยมีวงโค้งหลัก 2 วงที่แทบจะแตะติดกัน จากลักษณะรูปร่างที่คล้ายวงแหวน และความจริงที่ว่ามันอยู่ในกลุ่มดาวเตาหลอม ทีมที่สำรวจการเรียงตัวนี้จึงเรียกชื่อเล่นมันว่า แหวนที่หลอมละลาย(the Molten Ring)

     หนึ่งในข้อดีของปรากฏการณ์เลนส์ลักษณะนี้ก็คือ มันช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้มีโอกาสศึกษากาแลคซีที่อยู่ห่างไกลซึ่งโดยปกติไม่น่าจะมองเห็นได้ ปรากฏการณ์เลนส์ที่เกิดขึ้นกับ GAL-CLUS-022058s เป็นเลนส์แบบรุนแรง(strong gravitational lensing) ซึ่งต้องมีมวลที่สูงในห้วงอวกาศที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก นั้นจึงเป็นเหตุผลที่มองหาปรากฏการณ์น้รอบหลุมดำและกระจุกกาแลคซี

      แต่ก็ยังมีเลนส์แบบอ่อน(weak gravitational lensing) ซึ่งแสงจากกาแลคซีที่ห่างไกลถูกรบกวนโดยมวลที่คั่นกลางไปเพียงเล็กน้อย และที่น้อยลงไปอีกก็คือ เลนส์แบบจุลภาค(microlensing) ซึ่งอาจจะเกิดจากดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์นอกระบบที่ผ่านหน้าพอดี จนเราไม่เห็นการรบกวนพบแค่เพียงปริมาณแสงที่เพิ่มขึ้นในเวลาสั้นๆ เท่านั้น

      ปรากฏการณ์ประหลาดทั้งหมดเหล่านี้ถูกใช้เพื่อให้เข้าใจแรงโน้มถ่วงให้ดีขึ้น แต่ก็ยังช่วยให้สำรวจและค้นหาสิ่งที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ ถ้าไม่มีกำลังขยายที่เลนส์ความโน้มถ่วงได้ให้มา นักวิจัยบางคนอยากจะขยับแนวคิดนี้ไปอีกระดับ การทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ครั้งแรกในปี 1919 ได้ตรวจสอบแสงจากดาวฤกษ์ห่างไกลดวงหนึ่งที่เลี้ยวไปรอบๆ ดวงอาทิตย์ ในปี 1936 การประเมินของไอน์สไตน์บอกว่าดวงอาทิตย์เองก็น่าจะถูกใช้เป็นกล้องโทรทรรศน์โดยเป็นเลนส์ความโน้มถ่วง ด้วยการวางหอสังเกตการณ์แห่งหนึ่งไว้ในระยะทางที่ไกลจากวงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์ 542 เท่า ซึ่งเมื่อเร็วๆ นี้ก็เพิ่งมีการประเมินแนวคิดดังกล่าวว่าถ้าสร้างกล้องโทรทรรศน์ขึ้นมา ในทางทฤษฎีมันก็น่าจะเห็นพื้นผิวของดาวเคราะห์นอกระบบ ด้วยความละเอียดที่ 25 กิโลเมตร

แหล่งข่าว iflscience.com : Hubble spots largest Einstein Ring yet, nicknamed the “Molten Ring”
               sciencealert.com – behold the “Molten Ring”: Hubble reveals one of the largest Einstein Ring ever seen
                phys.org – Image: Hubble sees a “molten ring”