ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้ค้นพบวัตถุปริศนาดวงหนึ่งที่โคจรอยู่ ณ ขอบของระบบสุริยะ ซึ่งมีลักษณะวงโคจรที่แปลกและสัมพันธ์กับ ดาวเนปจูน อย่างมาก โดยวัตถุดังกล่าวใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบ ในขณะที่ดาวเนปจูนโคจรไปแล้วถึง 10 รอบ การค้นพบนี้กำลังสร้างคำถามสำคัญถึงที่มาและวิวัฒนาการของระบบสุริยะของเรา
วัตถุดวงนี้มีชื่อว่า 2020 VN40 ถูกจัดให้อยู่ในกลุ่มวัตถุพ้นดาวเนปจูน (Trans-Neptunian Object – TNO) ซึ่งเป็นกลุ่มของวัตถุน้ำแข็งขนาดเล็กที่โคจรอยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป วงโคจรของมันมีความรีสูงและเอียงทำมุมกับระนาบวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ อย่างมาก แต่สิ่งที่ทำให้มันพิเศษคือความสัมพันธ์ของคาบการโคจร
ดาวเนปจูนใช้เวลาประมาณ 165 ปี ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ หมายความว่าวัตถุปริศนาดวงนี้ต้องใช้เวลายาวนานถึงประมาณ 1,650 ปี สำหรับการโคจรเพียงรอบเดียว ความสัมพันธ์ในอัตราส่วน 10:1 นี้เรียกว่า การสั่นพ้องของวงโคจร (orbital resonance)
อะไรคือการสั่นพ้องของวงโคจร ?
การสั่นพ้องของวงโคจรเป็นปรากฏการณ์ทางแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุในอวกาศ 2 ดวงที่โคจรรอบวัตถุศูนย์กลางดวงเดียวกัน มีแรงโน้มถ่วงกระทำต่อกันเป็นจังหวะสม่ำเสมอ ทำให้วงโคจรของพวกมันมีความเสถียรและเชื่อมโยงกันในรูปแบบอัตราส่วนเลขลงตัวอย่างง่าย
ตัวอย่างที่รู้จักกันดีคือดาวพลูโต (Pluto) ที่มีการสั่นพ้องของวงโคจรกับดาวเนปจูนในอัตราส่วน 2:3 หมายความว่าทุก ๆ 2 รอบที่ดาวพลูโตโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวเนปจูนจะโคจรไปได้ 3 รอบพอดี
คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดเกี่ยวข้องกับประวัติศาสตร์ยุคแรกเริ่มของระบบสุริยะ เมื่อประมาณ 4,500 ล้านปีก่อน แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ชี้ว่า ดาวเคราะห์ยักษ์อย่างดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ไม่ได้อยู่ในตำแหน่งปัจจุบัน แต่มีการเคลื่อนย้ายตำแหน่งครั้งใหญ่ที่เรียกว่า การย้ายถิ่นของดาวเคราะห์ (planetary migration)
ในช่วงที่ดาวเนปจูนเคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์ไปยังตำแหน่งปัจจุบัน แรงโน้มถ่วงมหาศาลของมันได้กวาดและจับวัตถุขนาดเล็กที่อยู่ใกล้เคียง ให้เข้ามาอยู่ในวงโคจรที่มีความเสถียรและสั่นพ้องกับตัวเอง การที่วัตถุดวงนี้ถูกขังอยู่ในอัตราส่วน 10:1 ซึ่งเป็นอัตราส่วนที่ห่างมาก บ่งชี้ว่ามันอาจเป็นหนึ่งในวัตถุกลุ่มแรก ๆ ที่ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูนจับไว้ตั้งแต่ยุคที่ระบบสุริยะยังคงวุ่นวาย
การค้นพบวัตถุที่มีการสั่นพ้องของวงโคจรในระดับยิ่งยวดเช่นนี้ ถือเป็นหลักฐานชิ้นสำคัญที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบ และปรับปรุงแบบจำลองการกำเนิดของระบบสุริยะให้แม่นยำยิ่งขึ้น ขณะนี้นักดาราศาสตร์กำลังวางแผนการสังเกตการณ์เพิ่มเติมเพื่อศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุดวงนี้ เช่น ขนาด องค์ประกอบ และสี ซึ่งจะช่วยไขปริศนาเกี่ยวกับอดีตของบ้านเราในจักรวาลได้ต่อไป
ข้อมูลอ้างอิง: The Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian
- Astronomers Discover Rare Distant Object in Sync with Neptune
