ไขปริศนาวงโคจรสุดประหลาดของ "ดาวพลูโต" อาจเกิดจากดาวเนปจูนและดาวเคราะห์ยักษ์ดวงอื่น ๆ?

ดาวพลูโต (Pluto) ซึ่งเคยเป็นดาวเคราะห์ลำดับที่ 9 ของระบบสุริยะ และปัจจุบันถูกจัดให้เป็นดาวเคราะห์แคระ มีลักษณะวงโคจรที่แปลกประหลาดกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ อย่างชัดเจน โดยวงโคจรของดาวพลูโตไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกับดาวเคราะห์อีก 8 ดวง ทั้งยังมีลักษณะเป็นวงรีสูงและเอียงมากเมื่อเทียบกับวงโคจรเกือบเป็นวงกลมของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ในระบบสุริยะ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความประหลาดนี้เกิดจากปฏิสัมพันธ์ด้านความโน้มถ่วง (gravitational interactions) กับดาวเนปจูนและดาวเคราะห์ยักษ์ดวงอื่น ๆ ในช่วงที่พวกมันมีการเคลื่อนย้ายวงโคจร

ความผิดปกติที่โดดเด่น

วงโคจรของดาวพลูโตมีความแปลกประหลาดอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์อื่น ๆ โดยมีค่าความเยื้องศูนย์กลาง (eccentricity) ซึ่งใช้วัดระดับความเบี่ยงเบนจากวงกลมอยู่ที่ 0.25 ในขณะที่โลกมีค่าเพียง 0.0167 ซึ่งถือว่าเกือบจะเป็นวงกลมสมบูรณ์ นอกจากนี้ วงโคจรของดาวพลูโตยังเอียงทำมุม 17.4 องศาเมื่อเทียบกับระนาบสุริยวิถี ซึ่งมากกว่าโลก (1.5 องศา) และดาวพุธ (ประมาณ 2 องศา) อย่างมาก

ดร. เรนู มัลโหตรา (Renu Malhotra) นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยแอริโซนา อธิบายว่าการเคลื่อนย้ายวงโคจรของดาวเนปจูนในอดีตได้ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อดาวพลูโต การเคลื่อนตัวออกไปด้านนอกของดาวเนปจูนได้กวาดให้ดาวพลูโตเข้าไปอยู่ในภาวะ “การสั่นพ้องของวงโคจร” (orbital resonance) หรือสถานการณ์ที่แรงโน้มถ่วงของวัตถุที่โคจรอยู่รอบๆ มีอิทธิพลซึ่งกันและกันอย่างเป็นช่วงๆ

เพื่อเปรียบเทียบให้เห็นภาพ ดร. มัลโหตรา ใช้ตัวอย่างว่า หากเราโยนก้อนหินลงบนพื้นผิวที่เรียบ ก้อนหินจะกระจัดกระจายไปทั่ว แต่ถ้าพื้นผิวมีแอ่งหรือหลุม ก้อนหินก็จะตกลงไปในแอ่งเหล่านั้น ในกรณีของดาวเคราะห์ การเคลื่อนย้ายของดาวเนปจูนก็คล้ายกับการสร้าง “หลุมแรงโน้มถ่วง” (gravitational well) ที่ดึงดูดวัตถุที่เกิดการสั่นพ้องอย่างดาวพลูโตไว้ในวงโคจรปัจจุบัน

การสั่นพ้องและแรงโน้มถ่วงที่คอยปกป้อง

แม้จะมีวงโคจรที่แปลกประหลาด แต่ดาวพลูโตยังคงถูกควบคุมให้อยู่ในตำแหน่งที่มั่นคงด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูน ทั้งสองดาวอยู่ในภาวะ “การสั่นพ้องของวงโคจรแบบ 3:2” (3:2 orbital resonance) ซึ่งหมายความว่าทุกครั้งที่ดาวเนปจูนโคจรครบรอบ 3 ครั้ง ดาวพลูโตจะโคจรครบรอบ 2 ครั้งพอดี

ดร. วิลล์ กรันดี (Will Grundy) นักดาราศาสตร์จากหอดูดาวโลเวลล์และหนึ่งในทีมสำรวจภารกิจ New Horizons ของ NASA อธิบายว่าการสั่นพ้องนี้เป็นกลไกที่เสถียรมาก และช่วยปกป้องดาวพลูโตจากการถูกรบกวนเพิ่มเติม

อนาคตของการสำรวจ

ดาวพลูโตไม่ได้เป็นเพียงวัตถุเดียวที่มีวงโคจรประหลาด ดาวเคราะห์แคระอื่น ๆ ในแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) ซึ่งเป็นบริเวณรูปโดนัทที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป ก็มีวงโคจรที่ผิดปกติเช่นกัน เช่น ดาวอีริส (Eris) ซึ่งมีค่าความเยื้องศูนย์กลาง 0.45 และวงโคจรเอียงประมาณ 43 องศา

นักวิทยาศาสตร์ยังคงต้องศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการและระยะการเคลื่อนย้ายวงโคจรของดาวเคราะห์ในอดีต และเชื่อว่าแถบไคเปอร์ยังคงเป็นแหล่งรวมปริศนาอีกมากมายให้ได้ค้นหา ดร. กรันดีกล่าวว่า พื้นที่ผิวของวัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่า 100 กิโลเมตรในแถบไคเปอร์นั้น มีมากกว่าพื้นที่ผิวของพื้นผิวแข็งทั้งหมดในระบบสุริยะรวมกันเสียอีก ทำให้พื้นที่แห่งนี้เป็นแหล่งสำรวจที่น่าจับตามองเป็นอย่างยิ่งในอนาคต

ข้อมูลอ้างอิง: Live Science