ยาน New Horizons ตรวจพบว่า “แถบไคเปอร์” กว้างใหญ่กว่าที่เราคิด

ภายหลังการสำรวจ “ดาวพลูโต” ของ “ยานนิวฮอไรซันส์” (New Horizons) เสร็จสิ้นลง ตัวยานยังคงสำรวจระบบสุริยะของเราอย่างต่อเนื่อง ซึ่งหนึ่งในนั้นคือการสำรวจแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) แถบก้อนน้ำแข็งที่ห่างจากดวงอาทิตย์ออกไป 4,800 ล้านกิโลเมตร ซึ่งจากการเดินทางภายในแถบไคเปอร์ของยานนิวฮอไรซันส์นั้นทำให้เราพบว่าพื้นที่ของแถบน้ำแข็งนี้กว้างใหญ่กว่าที่เคยคิดไว้เป็นอย่างมาก

การเดินทางของยานนิวฮอไรซันส์ (New Horizons) นั้นยังไม่จบลง หลังจากที่มันเดินทางไปถึงดาวพลูโตและผ่านวัตถุอาร์โรคอท (Arrokoth) เทหวัตถุขนาดใหญ่ภายในแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) เมื่อปี 2019 ขณะนี้ยานนิวฮอไรซันส์ยังคังเดินทางอยู่ในพื้นที่ของแถบไคเปอร์

นับว่าเป็นโอกาสที่ดีที่จะใช้อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ภายในยานนิวฮอไรซันส์ศึกษาแถบไคเปอร์โดยตรงในการศึกษานี้จะใช้อุปกรณ์ตรวจวัดฝุ่น (Student Dust Counter หรือ SDC) ในการศึกษาปริมาณฝุ่นและน้ำแข็งภายในเส้นทางที่นิวฮอไรซันส์บินผ่าน เพื่อศึกษาความหนาแน่นของฝุ่นและขนาดของแถบไคเปอร์

เครื่องมือตรวจวัด SDC ของนิวฮอไรซันส์สามารถตรวจนับจำนวนอนุภาคขนาดเล็กได้มากกว่าระดับที่คาดการณ์ไว้ ซึ่งเศษฝุ่นเหล่านี้คือเศษฝุ่นและน้ำแข็งที่เกิดจากการชนกันของเทหวัตถุภายในแถบไคเปอร์และอนุภาคฝุ่นจากภายนอกระบบสุริยะของเรา

การที่ข้อมูลของเครื่องตัววัดปริมาณอนุภาคตรวจจับออกมาได้ลักษณะนี้ สวนทางกับทฤษฎีก่อนหน้านี้ที่คาดการณ์ไว้ว่าเส้นทางที่ นิวฮอไรซันส์กำลังเคลื่อนตัวผ่านไปอยู่นั้นควรจะมีปริมาณอนุภาคที่พุ่งเข้ามาชนน้อยลงกว่านี้ เนื่องจากมันกำลังเดินทางออกนอกระบบสุริยะ แต่จากข้อมูลปริมาณอนุภาคที่พุ่งเข้าชนนั้นมีแต่จะเพิ่มจำนวนมากยิ่งขึ้น ซึ่งสิ่งนี้ให้คำตอบกลับมาว่า แถบไคเปอร์ที่เรารู้จักนั้นต้องมีขนาดที่ใหญ่กว่าที่เราเข้าใจมากกันตั้งแต่เริ่ม

เนื่องมาจากการศึกษาวัตถุในแถบไคเปอร์นั้น วิธีที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันเกิดจากการสังเกตการณ์ผ่านทางกล้องโทรทรรศน์ที่ส่องดูเทหวัตถุที่อยู่ไกลออกไปจากดาวเนปจูนและคำนวณขอบเขตของแถบไคเปอร์ จากเดิมเราคาดการณ์ว่าขอบนอกของแถบไคเปอร์นั้นจะอยู่ที่ 50 หน่วยดาราศาสตร์เท่านั้น (1 หน่วยดาราศาสตร์มีระยะทางประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร) แต่จากข้อมูลที่ได้รับจากยานนิวฮอไรซันส์เก็บข้อมูลจำนวนอนุภาคตั้งแต่ช่วงระยะห่างจากดวงอาทิตย์ที่ 45 - 55 หน่วยดาราศาสตร์เป็นระยะเวลา 3 ปี ซึ่งหมายถึงว่าตอนนี้ยานควรจะเดินทางออกจากขอบเขตของแถบไคเปอร์แล้ว แต่กลับยังคงพบปริมาณฝุ่นและอนุภาคในอวกาศในปริมาณที่มากขึ้น ซึ่งนับว่าเป็นเรื่องที่ผิดสังเกต

ผลการศึกษาในครั้งนี้ของยานสอดคล้องกับข้อมูลการศึกษาด้วยกล้องโทรทรรศน์ซูบารุของญี่ปุ่นบนภูเขาไฟเมานาเคอาของเกาะฮาวาย ซึ่งพบว่าจำนวนของวัตถุที่อยู่ห่างไกลในแถบไคเปอร์มีจำนวนที่มากเกินกว่าที่แบบจำลองที่อธิบายว่าขอบเขตแดนสุดท้ายของแถบไคเปอร์นั้นจะอยู่ที่ 50 หน่วยดาราศาสตร์ แต่อาจจะขยายออกไปได้ไกลเกินกว่า 80 หน่วยดาราศาสตร์หรือกระทั่งไกลได้มากกว่านั้น

นักวิชาการมีการคาดเดาและตีความว่าสาเหตุที่ยานนิวฮอไรซันส์เดินทางออกจากขอบเขตแดนของแถบไคเปอร์แล้วแต่ยังคงพบจำนวนของอนุภาคที่เข้ามาชนที่มากอยู่ นอกจากจะหมายความว่าขอบเขตแดนของแถบไคเปอร์ใหญ่กว่าที่เราคิดแล้ว อาจจะมีสาเหตุมาจากการที่พบอนุภาคที่มาจากนอกเอกภพที่มากขึ้นจากการเดินทางเข้าใกล้ขอบของระบบสุริยะ หรือแรงดันรังสีจากดวงอาทิตย์ดันฝุ่นและอนุภาคเหล่านี้ให้ฟุ้งกระจายออกนอกขอบเขตแดนของแถบไคเปอร์อย่างที่เราเข้าใจ

ในขณะนี้ยานนิวฮอไรซันส์ได้รับการขยายระยะเวลาภารกิจออกไปเป็นครั้งที่สอง โดยคาดการณ์ว่าอายุของอุปกรณ์และเชื้อเพลิงจะยังสามารถใช้งานได้เพียงพอไปจนถึงปี 2040 ในระยะทางที่ตัวยานนิวฮอไรซันส์จะสามารถทำได้คือเกินกว่า 100 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นระยะทางที่ไกลพอที่จะเกิดอนุภาคจากวัตถุภายในระบบสุริยะของเราจะเปลี่ยนเป็นอนุภาคฝุ่นจากห้วงอวกาศลึกที่เข้ามาภายในระบบสุริยะของเรา ซึ่งนับว่าจะเป็นครั้งแรกที่จะได้ทำการศึกษาปริมาณความหนาแน่นของฝุ่นจากภายนอกห้วงอวกาศลึกโดยตรงด้วยยานอวกาศ

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS  

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มาข้อมูล: nasa