เผยภาพระบบสุริยะในมุมมองของเอเลี่ยน

โดย ASTVผู้จัดการออนไลน์ 29 กันยายน 2553 08:56 น.   คลิกที่ภาพเพื่อดูขนาดใหญ่ขึ้น ภาพ ระบบสุริยะในมุมมองของนักดาราศาสตร์เอเลี่ยนที่มองมาจากอวกาศอันไกลโพ้น โดยแสดงให้เห็นภาพวงแหวนของแถบไคเปอร์ในย่านรังสีอินฟราเรด เมื่อระบบสุริยะมีอายุ (บนซ้ายไปขวา) ระบบสุริยะในปัจจุบัน ระบบสุริยะเมื่ออายุ 700 ล้านปี ซึ่งมีอนุภาคฝุ่นมากกว่าตอนนี้ 10 เท่า (ล่างซ้ายไปขวา) 100 ล้านปี ซึ่งมีอนุภาคฝุ่นมากกว่าตอนนี้ 100 เท่า และ 15 ล้านปี ซึ่งมีอนุภาคฝุ่นมากกว่าตอนนี้ 1,000 เท่า (ไซน์เดลี/ NASA/Goddard)
นักดาราศาสตร์นาซา ใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์จำลองภาพระบบสุริยะของเรา ในมุมมองของเอเลี่ยนที่กำลังค้นหาดาวเคราะห์ โดยอาศัยจับภาพการเคลื่อนไหวของอนุภาคฝุ่นต่างๆ คาดแบบจำลองนี้เป็นตัวช่วยในการค้นหาดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวเนปจูนในระบบ สุริยะอื่น
       
       “ดาวเคราะห์ทั้งหลาย อาจจะสลัวเกินกว่าจะจับภาพได้โดยตรง แต่มนุษย์ต่างดาวที่ศึกษาระบบสุริยะ จะค้นหาการมีอยู่ของดาวเนปจูนได้อย่างง่ายดาย เพราะแรงโน้มถ่วงของมันจะแบ่งช่องว่างเล็กๆ ในกลุ่มฝุ่น เราหวังว่าแบบจำลองของเราจะช่วยให้เราจับภาพดาวเคราะห์ขนาดเท่าดาวเนปจูนที่ โคจรอยู่รอบดาวฤกษ์ดวงอื่นได้” ไซน์เดลีระบุความเห็นของ มาร์ค คุชเนอร์ (Marc Kuchner) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด (Goddard Space Flight Center) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา)
       
       สำหรับฝุ่นอวกาศที่ทีมวิจัยติดตามศึกษานั้นอยู่ในแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) บริเวณอันหนาวเย็นที่เต็มไปด้วยฝุ่น ซึ่งอยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป และเป็นบริเวณที่วัตถุหนาวเย็นรวมถึงดาวเคราะห์แคระพลูโตโคจรรอบดวงอาทิตย์ ของเรา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าบริเวณดังกล่าวเป็นรูปแบบที่เก่ากว่าและเอียงกว่าแถบ ฝุ่นที่พวกเขาเคยเห็นรอบๆ ดาวอย่างดาวเวกา (Vega) และดาวฟอร์มัลออต (Fomalhaut)
       
       “แบบจำลองใหม่ของเราช่วยให้เราเห็นว่า เมื่อระบบสุริยะของเราอายุน้อยกว่านี้มากๆ แล้วฝุ่นจากแถบไคเปอร์จะมีลักษณะอย่างไร และผลจากตรงนี้เราสามารถย้อนเวลากลับไปดูได้ว่ามุมมองไกลๆ ของระบบสุริยะเรานั้นได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรบ้าง” คริสโตเฟอร์ สตาร์ก (Christopher Stark) ซึ่งทำงานกับคุชเนอร์ที่ศูนย์ก็อดดาร์ดของนาซาและปัจจุบันทำงานอยู่ที่ สถาบันวิทยาศาสตร์คาร์เนกี (Carnegie Institution for Science) ในวอชิงตัน ดีซี สหรัฐฯ กล่าว
       
       บางครั้งวัตถุในแถบไคเปอร์ มีโอกาสที่จะชนกันอง และการชนกันเข้าอย่างจังนี้ ทำให้เกิดละอองฝุ่นน้ำแข็งจำนวนมาก แต่การติดตามดูว่าอนุภาคฝุ่นเหล่านี้เดินทางไประบบสุริยะอย่างไรนั้นไม่ใช่ เรื่องง่าย เพราะอนุภาคเล็กๆ เหล่านี้ได้รับแรงที่แตกต่างกันจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ โดยอนุภาคฝุ่นจะได้รับผลจากลมสุริยะที่ทำหน้าที่เพื่อดึงอนุภาคฝุ่นให้เข้า ใกล้ดวงอาทิตย์ และได้รับผลจากแสงอาทิตย์ที่สามารถทั้งดึงและผลักอนุภาคฝุ่นได้ ซึ่งจะเกิดผลกระทบแบบไหนนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคฝุ่น
       
       อนุภาคฝุ่น ยังวิ่งชนกันเองและทำให้อนุภาคที่เปราะบางกว่าถูกทำลาย ซึ่งงานวิจัยนี้ได้เสนอแบบจำลองที่รวมการชนกันของอนุภาคขึ้นเป็นครั้งแรก และได้ตีพิมพ์ลงวารสารดิแอสโทรโนมิคัลเจอร์นัล (The Astronomical Journal) โดยคุชเนอร์กล่าวว่าคนอื่นอาจรู้สึกว่าการคำนวณการชนกันของอนุภาคเหล่านี้ เป็นไปไม่ได้เพราะอนุภาคเล็กเกินกว่าจะติดตามได้ แต่พวกเขามีวิธีที่จะทำได้และช่วยเปิดมุมมองใหม่ทั้งหมดด้วย
       
       ด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ดิสคัฟเวอร์ (Discover) ของนาซา ช่วยให้ทีมวิจัยเฝ้าติดตามอนุภาคฝุ่น 75,000 อนุภาค ในขณะที่อนุภาคทำอันตรกริยากับดาวเคราะห์วงนอก แสงอาทิตย์ ลมสุริยะและอื่นๆ ซึ่งขนาดของอนุภาคที่เฝ้าติดตามนั้นมีขนาดตั้งแต่ 1.2 มิลลิเมตรไล่ลงไปจนถึงอนุภาคของฝุ่นควัน ซึ่งอนุภาคเหล่านี้ถูกแบ่งตามแนวคิดปัจจุบันออกเป็น 3 ชนิดขึ้นอยู่ความเร็วในการโคจร และผลการทดลองนี้ทีมวิจัยได้สังเคราะห์ภาพอินฟราเรดของระบบสุริยะที่จะมอง เห็นจากมุมไกลๆ
       
       สตาร์กอธิบายว่า สิ่งที่พวกเขาได้เรียนรู้จากงานวิจัยนี้คือ แม้แต่ในระบบสุริยะที่ปรากฏอยู่ในทุกวันนี้ การชนกันของอนุภาคก็ยังคงที่มีบทบาทสำคัญต่อโครงสร้างของแถบไคเปอร์ ซึ่งเป็นเช่นนี้เพราะการชนกันนั้นมีแนวโน้มที่จะทำลายอนุภาคใหญ่ๆ ก่อนที่จะเร่ร่อนออกไปไกล และทำให้เกิดวงแหวนฝุ่นหนาแน่นที่คร่อมวงโคจรของดาวเนปจูน
       
       เพื่อทำความเข้าใจว่าแถบไคเปอร์ที่อายุน้อยและหนักกว่าที่เป็นอยู่ นั้นมีลักษณะเป็นอย่างไร ทีมวิจัยได้เร่งความเร็วในการผลิตอนุภาคฝุ่น ซึ่งในอดีตนั้นแถบไคเปอร์เต็มไปด้วยวัตถุที่ชนกันบ่อย และทำให้เกิดเศษซากที่เคลื่อนที่เร็ว ซึ่งยิ่งมีอนุภาคฝุ่นมากอนุภาคเล็กๆ ยิ่งชนกันมากขึ้น
       
       นอกจากนี้เมื่อสร้างแบบจำลองที่แตกต่างกันโดยให้มีอัตราเร็วในการชน กันที่มากขึ้น ทีมวิจัยได้สร้างภาพหยาบๆ ที่สัมพันธ์กับการผลิตอนุภาคฝุ่นที่มีความหนาแน่นมากกว่าแบบจำลองต้นแบบ 10 เท่า, 100 เท่า และ 1,000 เท่า ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ประมาณว่าอนุภาคฝุ่นที่เพิ่มขึ้นนี้สะท้อนให้เห็นสภาวะ ของแถบไคเปอร์เมื่ออายุ 700 ล้านปี , 100 ล้านปี และ 15 ล้านปีตามลำดับ
       
       เมื่อการชนกันของอนุภาคมีความสำคัญมากขึ้น จึงเป็นไปได้ว่าเม็ดฝุ่นขนาดใหญ่จะถูกพาออกไปจากแถบไคเปอร์แล้วตกลงอย่างรวด เร็ว ทุกวันนี้แถบฝุ่นทั่วไปจะยุบลงเป็นแถบวงแหวนที่หนาแน่นและสว่างสดใส ซึ่งทนทานมากกว่าวงแหวนลักษณะคล้ายๆ กันที่เห็นรอบดาวอื่นๆ โดยเฉพาะดาวฟอร์มัลออต
       
       “สิ่งที่น่าอัศจรรย์คือเราได้เห็นวงแหวนแคบๆ เหล่านี้รอบดาวดวงอื่น และ 1 ในก้าวต่อไปของเราคือการจำลองแถบเศษซากฝุ่นรอบดาวฟอร์มัลออตและดาวอื่นๆ เพื่อดูว่าการกระจายตัวของฝุ่นนั้นบอกถึงการมีอยู่ของดาวเคราะห์” สตาร์กกล่าว
       
       นอกจากนี้ นักวิจัยยังวางแผนที่จะพัฒนาภาพวงแหวนฝุ่นของระบบสุริยะที่สมบูรณ์ขึ้น โดยจำลองแหล่งกำเนิดฝุ่นที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะเพิ่มเติม ซึ่งรวมถึงแถบดาวเคราะห์น้อยสำคัญๆ และดาวเคราะห์น้อยที่เรียกว่า “โทรจัน” (Trojan) อีกหลายพันดวงซึ่งถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีดึงไว้