Last Updated on Friday, 13 November 2015 11:14
13 พฤศจิกายน 2558
หลังจากการผ่านใกล้ดาวพลูโตครั้งประวัติศาสตร์ของยาน New Horizons มาแล้ว 4 เดือน นักวิทยาศาสตร์ในโครงการก็ได้ประหลาดใจในสิ่งที่ไม่ได้คาดว่าจะได้ค้นพบมาก่อน และพบว่าแนวความคิดเกี่ยวกับดาวพลูโตที่มีมาก่อนหน้านั้นผิด
ผลที่ได้จากการผ่านใกล้ดาวพลูโตและดวงจันทร์บริวาร ของยาน New Horizons เมื่อเดือนกรกฎาคม ยังคงถูกส่งมายังโลกเรื่อยๆ (ในวันที่ลงข่าวนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้รับข้อมูลเหล่านี้ราว 80%) จนในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.2015 นักวิทยาศาสตร์ในโครงการ New Horizons ได้แถลงถึงผลการศึกษาเกี่ยวกับระบบของดาวพลูโตจากข้อมูลเท่าที่ได้รับจากยาน ในการประชุมแผนกวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ประจำปี ของสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน ที่จัดขึ้นในรัฐแมรีแลนด์
จากการนำเสนอนับสิบเรื่อง มีเนื้อหาเน้นไปที่เรื่องของพื้นผิวและบรรยากาศของดาวพลูโต รวมถึงกลุ่มของดวงจันทร์บริวารขนาดเล็ก 4 ดวง ซึ่งหลังจากนี้ จะมีการนำเสนอผลการศึกษาที่ได้ในประเด็นดวงจันทร์บริวารแครอน ในงานประชุมสหพันธ์ธรณีฟิสิกส์อเมริกันในเดือนธันวาคม ค.ศ.2015
รูปที่ 1 ภาพจินตนาการแสดงยาน New Horizons ของสหรัฐฯ ขณะกำลังเคลื่อนผ่านเข้าใกล้ดาวพลูโตและแครอน เมื่อเดือนกรกฎาคม ค.ศ.2015
[Credit ภาพ: NASA/JHU-APL/SwRI/Steve Gribben]
ภูเขาไฟน้ำแข็งขนาดใหญ่?
ข้อมูลภาพถ่ายจากยาน New Horizons แสดงให้เห็นว่าดาวพลูโตมีพลวัตรทางธรณีวิทยา ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้คาดไว้มาก่อน ทั้งในรูปของภูเขาน้ำแข็งสูง ที่ราบอายุน้อยของน้ำแข็งไนโตรเจนซึ่งมีการเคลื่อนตัวอย่างช้าๆ คล้ายธารน้ำแข็งบนโลก และเปลือกดาวที่ปรากฏรอยแตกลึก ซึ่งในปัจจุบัน ได้มีการเพิ่ม “ภูเขาไฟน้ำแข็งยักษ์” ในรายชื่อลักษณะภูมิประเทศที่แสดงถึงพลวัตรทางธรณีวิทยาของดาวพลูโตด้วย
ในการแถลงข่าวต่อสื่อมวลชนเมื่อวันที่ 9 พ.ย. Oliver White จากศูนย์วิจัย Ames ขององค์การ NASA ได้อธิบายถึงภูเขาสูงและมีฐานกว้างบนดาวพลูโต 2 แห่ง ซึ่งมีความกว้างอย่างน้อย 150 กิโลเมตร และที่ยอดมีลักษณะแอ่งยุบลงไปคล้ายปากปล่องภูเขาไฟ ลักษณะภูมิประเทศดังกล่าวดูคล้ายคลึงกับภูเขาไฟรูปโล่ (Shield Volcano) บนโลก (อย่างภูเขาไฟ Mauna Kea) และดาวอังคาร (อย่างภูเขาไฟ Olympus Mons) แต่แทบไม่เหมือนกับลักษณะภูมิประเทศบนดวงจันทร์บริวารน้ำแข็งตามระบบสุริยะชั้นนอกเลย ซึ่งทาง White กล่าวว่า ภูเขาไฟนับเป็นคำอธิบายที่ดูใช้ได้ในปัจจุบัน
รูปที่ 2 ภาพถ่ายจากยาน New Horizons แสดงลักษณะภูมิประเทศที่มีชื่อไม่เป็นทางการว่า Wright Mons กว้าง 160 กิโลเมตร และสูง 4 กิโลเมตร แอ่งยุบที่ยอดภูเขานี้กว้าง 56 กิโลเมตร และพื้นผิวบริเวณรอบข้างที่มีลักษณะตะปุ่มตะป่ำ
[Credit ภาพ: NASA/JHU-APL/SwRI]
รูปที่ 3 ภาพ 3 มิติของภูเขาไฟ Olympus Mons ซึ่งเป็นภูเขาไฟรูปโล่
[Credit ภาพ: NASA]
ลักษณะภูมิประเทศที่มีรูปร่างเป็นเนินทั้ง 2 แห่งนี้ไม่ได้ปรากฏชัดเจนจากภาพถ่ายดาวพลูโต แต่ปรากฏชัดเจนจากแผนที่ 3 มิติแสดงระดับความสูงต่ำของภูมิประเทศ (แผนที่นี้ได้จากการถ่ายภาพพื้นที่เดียวกันที่มุมต่างกัน) โดยภูมิประเทศทั้ง 2 แห่งนี้มีชื่ออย่างไม่เป็นทางการว่า Piccard Mons (สูง 5 กิโลเมตร) และ Wright Mons (สูง 3 กิโลเมตร) ซึ่งวัสดุที่ถูกพ่นออกมาจากภูเขาเหล่านี้ แทนที่จะเป็นหินหลอมเหลวแบบลาวาบนโลก แต่เป็นสารผสมระหว่างน้ำกับ “น้ำแข็ง” ของสารประกอบอื่นๆ ที่หลอมเหลวลึกลงไปใต้พื้นผิวดาวก่อนที่จะทะลักออกมาบนพื้นผิว หากลักษณะภูมิประเทศทั้ง 2 แห่งนี้เป็น “ภูเขาไฟน้ำแข็ง” (Cryovolcano: ภูเขาที่เกิดการประทุหรือเอ่อล้นออกมาของน้ำกับน้ำแข็ง แทนที่จะเป็นหินหลอมเหลว แบบภูเขาไฟทั่วไปตามดาวเคราะห์หิน) แอ่งที่ปรากฏบนยอดภูมิประเทศแสดงถึงพื้นที่ที่เกิดการยุบตัวลง เมื่อการประทุหรือเอ่อล้นออกมาของน้ำกับน้ำแข็งจากภูเขาไฟน้ำแข็งยุติลง ส่วนลักษณะพื้นผิวที่เป็นลอนสูงๆต่ำๆ บริเวณด้านข้างโดยรอบ อาจแสดงถึงสายธารของน้ำและน้ำแข็งที่ออกมาจากภูเขาไฟน้ำแข็งต่างครั้งกัน
รูปที่ 4 ทางซ้ายของรูปเป็นภาพถ่ายจากยาน New Horizons ส่วนทางขวาแสดงแผนที่แสดงระดับความสูงต่ำของภูมิประเทศ โดยแสดงลักษณะภูมิประเทศชื่อ Piccard Mons (ฝั่งล่างของรูป) และ Wright Mons (ฝั่งบนของรูป) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าเป็นภูเขาไฟน้ำแข็ง
[Credit ภาพ: NASA/JHU-APL/SwRI]
ทั้ง Piccard Mons และ Wright Mons เป็นอีกหลักฐานที่บ่งชี้ว่าโครงสร้างภายในดาวพลูโตมีความร้อนหลงเหลืออยู่ และอาจจะยังอุ่นอยู่จนถึงปัจจุบัน (ซึ่งเป็นเวลานานกว่า 4 พันล้านปี) ซึ่งโดยทั่วไป นักวิทยาศาสตร์คาดว่าวัตถุที่มีขนาดประมาณดาวพลูโต ควรจะมีโครงสร้างภายในที่เย็นตัวและแข็งตัวมานานแล้ว การที่วัตถุขนาดประมาณนี้ยังมีความร้อนภายในอยู่ อาจเป็นผลกระทบจากแรงไทดัลจากวัตถุอื่น (เช่น แรงไทดัลจากดาวพฤหัสบดีที่เกิดกับดวงจันทร์บริวารไอโอ ส่งผลให้ภายในของไอโอร้อนอยู่) แต่ดาวพลูโตกับดวงจันทร์บริวารแครอนถูกล็อกให้หันพื้นผิวด้านเดียวเข้าหากัน (ดวงจันทร์บริวารแครอนโคจรรอบดาวพลูโตครบรอบ ใช้เวลาเท่ากับการหมุนรอบตัวเองของดาวพลูโต) ทำให้ตัดความเป็นไปได้เรื่องความร้อนภายในตัวดาวจากแรงไทดัล
แหล่งพลังงานภายในตัวดาวพลูโตที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด จึงเป็นความร้อนที่ได้จากการสลายตัวของไอโซโทปธาตุกัมมันตรังสี ที่บริเวณแก่นกลางหินของดาวพลูโต อย่างต่อเนื่องมาเป็นเวลานาน
บรรยากาศของดาวพลูโต
ตั้งแต่ปี ค.ศ.1988 ที่มีการค้นพบว่าดาวพลูโตมีชั้นบรรยากาศเบาบางอยู่ เหล่านักวิจัยก็ได้ครุ่นคิดว่าดาวพลูโตมีบรรยากาศได้อย่างไร ซึ่งดาวพลูโตมีพื้นผิวที่หนาวเย็น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากดาวพลูโตอยู่ในบริเวณตำแหน่งไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุดในวงโคจรรูปวงรี ซึ่งแก๊สในชั้นบรรยากาศที่มีอยู่เพียงน้อยนิดควรจะเยือกแข็งและตกลงมายังพื้นผิวดาวพลูโต อย่างไรก็ตาม การคำนวณโดยนักวิทยาศาสตร์แสดงว่ารังสีอัลตราไวโอเลต (รังสี UV) ในแสงอาทิตย์ แม้จะเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้อะตอมแก๊สในชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตมีพลังงานมากขึ้น ส่งผลให้มีอัตราเร็วมากขึ้นจนถึง “อัตราเร็วหลุดพ้น” (Escape Velocity: อัตราเร็วของวัตถุที่ทำให้วัตถุหลุดออกไป ไม่ตกกลับลงมาหรือโคจรรอบดาวเคราะห์) แม้กระทั่งนักวิจัยบางคน ก็คาดการณ์ว่าชั้นบรรยากาศเบาบางของดาวพลูโตอาจจะฟุ้งขยายออกไปถึงดวงจันทร์บริวารแครอน
แต่สิ่งที่กล่าวมานี้เป็นองค์ความรู้เก่าเกี่ยวกับบรรยากาศของดาวพลูโต ซึ่ง Leslie Young จากสถาบันวิจัย Southwest (SwRI) ได้อธิบายว่าชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตนั้นหนาวเย็นกว่า และฟุ้งกระจายตัวสู่อวกาศน้อยกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์กันไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งผลจากการสังเกตการณ์ดาวพลูโตบังวัตถุอื่น 2 ครั้ง ได้แก่ ดาวพลูโตบังดวงอาทิตย์ และดาวพลูโตบังโลก (จากมุมมองของยาน New Horizons) ทำให้ได้ข้อมูลความหนาแน่นและอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศที่แปรเปลี่ยนไปตามระดับความสูงเหนือพื้นผิวดาว
การสังเกตการณ์ปรากฏการณ์ดาวพลุโตบังดาวฤกษ์ฉากหลังจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินบนโลกหลายครั้ง ในช่วงไม่กี่ทศวรรษนี้ ได้เสนอถึงผลที่ว่าชั้น Exobase (ระดับชั้นในบรรยากาศชั้นต่ำสุดที่อะตอมเริ่มเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระหลุดออกสู่อวกาศ) อยู่ที่ประมาณระดับความสูง 7,500 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดาว (ประมาณ 7-8 เท่าของรัศมีตัวดาวพลูโต) แต่จากรายงานของ Leslie Young ชั้น Exobase ของบรรยากาศดาวพลูโต ที่ได้จากการสังเกตการณ์โดยยาน New Horizons กลับสูงจากพื้นผิวดาวพลูโต เพียงประมาณ 2.5 เท่าของรัศมีตัวดาวพลูโต แสดงว่าบรรยากาศของดาวพลูโตเย็นกว่าและฟุ้งตัวสู่อวกาศน้อยกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยคาดการณื จากผลการสังเกตการณ์จากบนโลก
การค้นพบนี้มีความสำคัญตรงที่ช่วยหาคำตอบว่าทำไมดาวพลูโตถึงยังคงมีชั้นบรรยากาศ ซึ่งอัตราการสูญเสียชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตน้อยกว่าอัตราที่เคยคาดการณ์ไว้หลายพันเท่า “พวกเราคาดว่าอัตราที่บรรยากาศหลุดออกจากดาวพลูโตเทียบเท่ากับการสูญเสียชั้นน้ำแข็งที่พื้นผิวดาว หนาประมาณ 0.8 กิโลเมตร ภายในช่วงเวลา 4.5 พันล้านปี” Young อธิบาย “แต่ในตอนนี้ ความหนาของชั้นน้ำแข็งที่สูญเสียไปน่าจะอยู่ที่ไม่กี่สิบเซนติเมตร”
(อธิบายเพิ่มเติมจากผู้แปล: จากการที่อะตอมและโมเลกุลในชั้นบรรยากาศดาวพลูโตมาจากการระเหิด (การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นแก๊ส) ของน้ำแข็งที่พื้นผิวดาว ผู้แปลจึงคาดว่านักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบอัตราการสูญเสียแก๊สในชั้นบรรยากาศ ว่าแก๊สปริมาณนี้เทียบเท่ากับชั้นน้ำแข็งบนพื้นผิวที่ระเหิดไปเท่าไหร่)
นอกจากนี้ โครงสร้างชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต ยังไม่ตรงตามที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ไว้ก่อนหน้านี้เช่นเดียวกัน ทีมนักวิทยาศาสตร์ในโครงการ New Horizons เคยคาดการณ์ว่า เหนือพื้นผิวดาวพลูโต จะมีบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) ปรากฏอยู่ชัดเจน โดยอาศัยต้นแบบจากชั้นบรรยากาศหนา 8 กิโลเมตรที่อยู่โดยรอบดวงจันทร์บริวารไทรตัน (Triton) ของดาวเนปจูน ซึ่งเป็นวัตถุที่นักวิทยาศาสตร์คิดกันมานานว่าเป็น “ฝาแฝดในเชิงธรณีวิทยา” กับดาวพลูโต แต่ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการณ์ดาวพลูโตบังวัตถุฉากหลัง แสดงถึงการปรากฏของบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ที่เหนือพื้นผิวบางบริเวณ และไม่ได้ครอบคลุมเหนือพื้นผิวทั่วทั้งดวง
รูปที่ 5 ภาพถ่ายดาวพลูโต ขณะดาวพลูโตกำลังบังดวงอาทิตย์เมื่อมองจากยาน New Horizons ถึงแม้ว่าบรรยากาศดาวพลูโตจะเบาบางก็ตาม แต่อนุภาคละอองลอยคล้ายเขม่าในชั้นบรรยากาศกระเจิงแสงอาทิตย์ส่วนหนึ่ง ทำให้ท้องฟ้าบนดาวพลูโตมีสีฟ้า
[Credit ภาพ: NASA/JHU-APL/SwRI]
เรื่องราวจากกระบวนการเกิดหลุมอุกกาบาต
ภาพถ่ายจากยาน New Horizons ที่ถ่ายภาพพื้นผิวดาวพลูโตส่วนที่ได้รับแสงอาทิตย์ เผยให้เห็นถึงหลุมอุกกาบาตบนพื้นผิวน้ำแข็งมากกว่า 1,000 หลุม แต่หลุมอุกกาบาตเหล่านี้กลับไม่ได้กระจายตัวกันอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งจากคำอธิบายของ Kelsi Singer จาก SwRI ว่าพื้นผิวดาวพลูโต 3 ส่วน ได้แก่
- พื้นผิวบริเวณขั้วเหนือของดาว
- พื้นผิวบริเวณละติจูดกลางๆ (Mid-latitude)
- พื้นผิวสีคล้ำที่ถูกตั้งชื่อว่า “Ctulhu”
นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพื้นผิวดาวพลูโตทั้ง 3 ส่วนนี้ เป็นพื้นผิวส่วนที่เก่าแก่ที่สุดของดาวพลูโต ซึ่งเป็นพื้นผิวส่วนที่แทบจะไม่เปลี่ยนแปลงสภาพมากนัก ในช่วงเวลา 4 พันล้านปีที่ผ่านมา
ในทางกลับกัน พื้นผิวดาวพลูโตส่วนหนึ่งที่ปรากฏเป็นที่ราบขนาดใหญ่รูปหัวใจ มีชื่อว่า “Tombaugh Regio” อาจจะมีอายุเพียง 1 พันล้านปี และพื้นที่ Sputnik Planum ที่มีสภาพราบเรียบคล้ายผิวลูกบิลเลียด ซึ่งไม่มีหลุมอุกกาบาตอยู่เลย มีอายุได้อย่างมากที่สุด 10 ล้านปี หรืออาจจะมีอายุน้อยกว่านั้น
รูปที่ 6 ภาพถ่ายความละเอียดสูงจากยาน New Horizons แสดงหลุมอุกกาบาตมากกว่า 1,000 หลุมบนพื้นผิวน้ำแข็งของดาวพลูโต แต่กลับไม่พบหลุมอุกกาบาตบนพื้นที่ที่มีชื่อไม่ทางการว่า Sputnik Planum บ่งชี้ว่าพื้นที่แห่งนี้มีอายุทางธรณีวิทยาอยู่น้อยมาก
[Credit ภาพ: NASA/JHU-APL/SwRI]
วิธีการนับจำนวนหลุมอุกกาบาตถูกใช้กับข้อมูลภาพถ่ายดาวพลูโตจากยาน New Horizons เพื่อศึกษาถึงวัตถุน้ำแข็งในแถบเช็มขัด Kuiper วัตถุที่พุ่งชนจนทำให้เกิดหลุมอุกกาบาตบนดาวพลูโตเหล่านี้เกือบทั้งหมดมีขนาดเพียงไม่กี่กิโลเมตร ซึ่งเล็กเกินที่จะสามารถถูกตรวจพบได้จากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินบนโลก
การสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสามารถตรวจพบการริบหรี่ลง (ที่น้อยมากๆ) ของดาวฤกษ์ฉากหลังอยู่ 2 ครั้ง ซึ่งเกิดจากวัตถุในแถบเข็มขัด Kuiper ขนาดประมาณ 1 กิโลเมตรโคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ฉากหลัง การค้นพบของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลนี้ แสดงให้เห็นว่าแถบเข็มขัด Kuiper เต็มไปด้วย Planetesimal ขนาดเล็กๆ (วัตถุที่รวมตัวก่อกำเนิดดาวเคราะห์ หรือหลงเหลือจากการก่อกำเนิดดังกล่าว)
แต่พื้นผิวส่วนที่เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตของดาวพลูโตและแครอนนั้นก็ไม่ได้ยืนยันถึงการที่แถบเข็มขัด Kuiper เต็มไปด้วย Planetesimal ขนาดเล็กจำนวนมาก (Planetesimal ยิ่งขนาดเล็กลง ยิ่งมีจำนวนมากขึ้น เช่น Planetesimal ขนาดร้อยกิโลเมตรมีน้อย ขนาดหลักสิบกิโลเมตรมีมากกว่า ขนาดไม่กี่กิโลเมตรทีมากสุด) คำอธิบายของ Alex Parker กล่าวว่า การกระจายตัวของค่าขนาดวัตถุในแถบเข็มขัด Kuiper คล้ายคลึงกับกรณีของแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อย ซึ่งพบว่าวัตถุส่วนมากในแถบเข็มขัด Kuiper มีขนาดในหลักสิบกิโลเมตร เขายังเสริมด้วยว่า วัตถุเป้าหมายต่อไปในการสำรวจของยาน New Horizon ชื่อ 2014 MU69 ซึ่งเป็นวัตถุขนาดเล็กในแถบเข็มขัด Kuiper ทำให้นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์อาจได้ข้อมูลสำคัญ ในฐานะวัตถุดั้งเดิมที่หลงเหลือจากการกำเนิดดาวเคราะห์ เมื่อยาน New Horizons เข้าใกล้ 2014 MU69 ในต้นปี ค.ศ.2019
ดวงจันทร์บริวารที่หมุนวนอย่างปั่นป่วน
นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาด้านพลศาสตร์คาดว่าดวงจันทร์บริวารทั้งห้าดวงของดาวพลูโต ได้แก่ แครอน นิกซ์ ไฮดรา เคอร์เบอรอส และสติกซ์ เป็นผลที่ได้จากการพุ่งชนครั้งใหญ่ที่เกิดกับดาวพลูโต ในช่วงที่ระบบสุริยะยังมีอายุน้อย ซึ่งการพุ่งชนครั้งนั้นกระชากแกนหมุนรอบตัวเองของดาวพลูโต ให้ตะแคงเอียงไปยังด้านหนึ่ง และก่อให้เกิดวงแหวนของเศษหินเศษฝุ่น เหนือระนาบเส้นศูนย์สูตรของดาวพลูโต
การผ่านใกล้ดาวพลูโตเพียงครั้งเดียวของยาน New Horizons เมื่อเดือน ก.ค. ที่ผ่านมา ทำให้ยานไม่มีโอกาสได้ถ่ายภาพดวงจันทร์บริวารขนาดเล็ก 4 ดวงมากนัก แต่ข้อมูลที่ได้จากภาพถ่ายระยะไกลที่ได้นั้น ก็เพียงพอที่จะประมาณขนาดของตัวดาว ตรวจสอบแนววงโคจร และคาบการหมุนรอบตัวเอง
รูปที่ 7 นักวิทยาศาสตร์คาดว่าดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กของดาวพลูโต อย่างน้อย 2 ดวง (หรืออาจจะทั้งหมด 4 ดวง) เป็นผลจากการรวมตัวยึดติดกันของวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า โดยวงกลมสีแดงในรูปแสดงความเป็นไปได้ของวัตถุเล็กกว่าที่ยึดติดกันเป็นตัวดวงจันทร์บริวาร
[Credit ภาพ: NASA/JHU-APL/SwRI]
Mark Showalter จากสถาบัน SETI หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ในทีมที่ค้นพบดวงจันทร์บริวารสติกซ์และเคอร์เบอรอส คิดว่ารูปร่างของดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กของดาวพลูโต ที่มีลักษณะเรียวยาว แสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์บริวารเหล่านี้เกิดจากเศษวัตถุขนาดเล็กที่รวมตัวเข้าด้วยกันด้วยอัตราเร็วที่ต่ำ เขาคาดว่าดาวพลูโตเคยมีดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กนับร้อยดวง ก่อนที่จะถูกแครอนและดวงจันทร์บริวารอีก 4 ดวงจัดการ โดยการดึงดูดให้พุ่งชน-รวมตัว หรือเหวี่ยงออกไปนอกระบบดาวพลูโต ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คิดว่าเป็นไปได้ที่ดวงจันทร์บริวารทั้ง 5 จะเหวี่ยงให้ดวงจันทร์บริวารที่เล็กกว่าพุ่งชนดาวพลูโต แต่ก็ไม่มีหลักฐานถึงจำนวนของหลุมอุกกาบาตที่ควรจะมากกว่าในบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาวพลูโต
เมื่อดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กมากถูกจัดการหมดแล้ว กลับมาพิจารณาดวงจันทร์บริวารที่เหลือทั้ง 5 ขณะที่แครอนถูกแรงไทดัลล็อกให้มีคาบการหมุนรอบตัวเองเท่ากับคาบการโคจรรอบดาวพลูโต (แครอนถูก Tidal locking) ซึ่ง Tidal locking นี้มักเกิดขึ้นกับดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน แต่กลับไม่เกิดขึ้นกับดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กที่เหลือทั้ง 4 ของดาวพลูโต
คาบการหมุนรอบตัวเองของดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กแต่ละดวง ได้แก่ สติกซ์ 3.239 วัน นิกซ์ 1.829 วัน เคอร์เบอรอส 5.33 วัน และไฮดรา 10.33 ชั่วโมง ก็ไม่ได้สอดคล้องกับคาบการโคจรรอบดาวพลูโต และคาบการหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าคาบการโคจรไปมากด้วย อย่างเช่น กรณีของไฮดรา ที่หมุนรอบตัวเองไป 89 รอบ เมื่อใช้เวลาโคจรรอบดาวพลูโตครอบรอบ 38 วัน นอกจากนี้ งานวิเคราะห์ของ Simon Porter จาก SwRI ยังแสดงว่านิกซ์มีการหมุนรอบตัวเองแบบสวนทาง (แกนการหมุนรอบตัวเองทำมุมเอียงจากแกนตั้งฉากระนาบวงโคจร 132 องศา) ส่วนแกนการหมุนรอบตัวเองของสติกซ์ เคอร์เบอรอส และไฮดรา เอียงตะแคงไปด้านข้าง
คลิปอนิเมชันนี้ด้านล่างนี้ แสดงอัตราการหมุนรอบตัวเองของดวงจันทร์บริวารของดาวพลูโต เทียบกับคาบการหมุนรอบตัวเองของดวงจันทร์บริวาร โดยดาวพลูโตและแครอนในคลิปมีสีแทน ถูก Tidal Locking ให้หมุนรอบตัวเองครบรอบ 6.4 วัน (เท่ากับคาบการโคจรของแครอน) สติกซ์สีแดง นิกซ์สีเหลือง เคอร์เบอรอสสีเชียว และไฮดราสีน้ำเงิน
VIDEO
[Credit คลิป: NASA/JHU-APL/SwRI/Mark Showalter]
-----------------------------------------------
แปลและเรียบเรียงโดย
พิสิฏฐ นิธิยานันท์
เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์
ศูนย์บริการวิชาการและสารสนเทศดาราศาสตร์
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
